WO1998046875A1 - Kraftstoffinjektor für eine brennkraftmaschine für kraftstoff/emulsionsbetrieb - Google Patents

Kraftstoffinjektor für eine brennkraftmaschine für kraftstoff/emulsionsbetrieb Download PDF

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WO1998046875A1
WO1998046875A1 PCT/EP1998/002192 EP9802192W WO9846875A1 WO 1998046875 A1 WO1998046875 A1 WO 1998046875A1 EP 9802192 W EP9802192 W EP 9802192W WO 9846875 A1 WO9846875 A1 WO 9846875A1
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fuel
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injector
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Georg Donauer
Bernd Danckert
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Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector for an internal combustion engine for fuel / emulsion operation according to the preamble of claim 1.
  • a fuel / emulsion operation is increasingly being used, in which, depending on the operating and load condition of the internal combustion engine, either pure fuel or an emulsion formed from fuel and an emulsifiable additional liquid is burned.
  • water is used in particular as the additional liquid.
  • the emulsion is preferably produced by intensively mixing fuel and additional fluid in the fuel injector of the internal combustion engine.
  • a disadvantage of emulsion operation is that water from the emulsion remains in the feed line and inside the fuel injector during breaks in operation and leads to undesirable corrosion there.
  • a fuel injector for an internal combustion engine for a fuel / emulsion operation in which the fuel and the additional liquid used to form the emulsion are fed through respective feed channels in parallel to a mixing chamber provided in the fuel injector and there under Utilization of the kinetic flow energy of the supplied liquid flows are intimately mixed with one another.
  • measures to prevent water contained in the emulsion from remaining idle during operational breaks and thus possible corrosion are not yet provided here.
  • the object of the invention is to provide a fuel injector for an internal combustion engine for fuel / emulsion operation, in which corrosion caused by water used to produce the emulsion is prevented.
  • the invention provides a fuel injector for an internal combustion engine for fuel / emulsion operation, which has an injection nozzle formed by a nozzle needle and a nozzle needle cone for injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine in response to actuation of the nozzle needle.
  • the fuel injector also has a nozzle space surrounding the nozzle needle and one connected to the nozzle space
  • Mixing chamber formed fuel volume, as well as a first fuel supply channel opening into the mixing chamber for supplying fuel under high pressure, supplied by a high-pressure line into the fuel volume and a second fuel supply channel also opening into the mixing chamber for parallel supply of an emulsion which forms an emulsion under high pressure with the fuel Additional liquid, in particular water, into the fuel volume, and also an additional liquid supply channel which serves to supply the additional liquid to the second fuel supply channel during the breaks in injection.
  • a switching valve device is used to control the quantities of liquid to be supplied to the first and second fuel supply channels.
  • the fuel supply channel can be optionally connected to the high-pressure line supplying the fuel by means of the switching valve device for supplying fuel, and that the additional liquid supply channel serving to supply the additional liquid to the second fuel supply channel opens into the second fuel supply channel downstream of the switching valve device in such a way that during an injection pause the additional liquid supply channel opens into the second fuel supply channel the quantity V of the additional liquid supplied to the second fuel inlet channel during a subsequent injection phase from that via the The switching valve device required, fuel under high pressure is completely injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the advantage of the fuel injector according to the invention is that the second fuel inlet channel and the fuel volume of the injector are completely flushed with fuel supplied via the second fuel inlet channel and thus no residues of water-based emulsion remain in the fuel injector during breaks in operation, which could cause corrosion.
  • the first fuel inlet channel or the second fuel inlet channel can be connected via the switching valve device to a fuel return line, via which fuel displaced from the second liquid inlet channel flows out when the additional liquid is supplied from the additional liquid supply channel.
  • a throttle device which limits the flow of fuel is provided in the second fuel supply channel downstream of the switching valve device.
  • a throttle device has the advantage that the amount of fuel flowing in via the second fuel supply channel can be controlled in a simple manner.
  • Such a throttle device can advantageously be formed by a check valve opening in the direction of the injection flow.
  • a throttle device which limits the flow of fuel is also provided in the first fuel feed channel downstream of the switching valve device.
  • throttle devices are provided in both the first and the second fuel inlet channel, which are dimensioned such that the amount of fuel flowing through the second fuel inlet channel is sufficient to completely supply the amount V of additional liquid present in the second fuel channel To spend mixing chamber, and that the amount of fuel flowing through both fuel channels is sufficient to completely displace the amount of fuel present in the fuel volume of the injector from the injector.
  • both throttle devices can be designed to be controllable.
  • the mixing chamber is designed as an annular space surrounding the nozzle needle, that the two fuel supply channels open into the mixing chamber on opposite sides, and that the additional liquid supply channel opens into the second fuel supply channel near the mixing chamber. It is thereby achieved that water stored during the injection break is conveyed into the mixing chamber at the beginning of the injection phase regardless of the amount of water and forms an emulsion together with the fuel introduced through the first fuel inlet channel.
  • the two fuel inlet channels in the fuel injector advantageously run essentially parallel to the longitudinal axis of the injector on opposite sides of the nozzle needle.
  • the first fuel inlet channel can be connected to a fuel return line via the switching valve device.
  • the second fuel inlet channel branches off downstream of the switching device and upstream of the throttle device provided in the first fuel inlet channel from the first fuel inlet channel, as a result of which the fuel flow supplied to the first fuel inlet channel by the high-pressure injection line is divided between the first and second fuel inlet channels.
  • the additional liquid supply channel opens downstream of the throttle device provided in the second fuel feed channel, which in this exemplary embodiment can be designed either as a controllable throttle device or as a check valve opening in the injection direction with a corresponding throttle effect.
  • the switching valve device is designed as a 3/2-way valve which blocks the first fuel inlet channel during the injection breaks and connects the second fuel inlet channel to the return line and which connects both fuel inlet channels with the fuel during the injection phase supplying high pressure line connects.
  • the figure shows a schematic cross-sectional view of a fuel injector for an internal combustion engine for fuel / emulsion operation according to an embodiment of the invention.
  • the figure shows a fuel injector 1, which is used to supply fuel / emulsion to the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel or the emulsion is, in particular, diesel fuel and an emulsion formed from diesel fuel and water.
  • the fuel injector 1 contains a nozzle needle 2, which together with a nozzle needle cone 3, which serves as a valve seat for the nozzle needle 2, forms an injection nozzle 15.
  • the nozzle needle 2 is by means of a control mechanism known as such and not specifically shown in the figure in the sense of opening and closing
  • the nozzle needle 2 is surrounded in the lower part of the fuel injector 1 by a fuel volume which is formed by an annular nozzle chamber 4 surrounding the nozzle needle 2 and an annular mixing chamber 5 also surrounding the nozzle needle 2.
  • the first fuel inlet channel 10 is coupled to a connection C of the multi-way valve 6 and optionally via a connection A thereof to a high-pressure line 7, which supplies fuel under high pressure, for example from a common rail rail or can be connected to a connection B thereof.
  • the connection B is connected to a return line 8, which discharges excess fuel from the fuel injector 1.
  • the second fuel inlet channel 11 branches off from the first fuel inlet 10 downstream of the multi-way valve 6.
  • a throttle device 12 is connected downstream of the branching point 16 in the first fuel inlet channel 10, and a check valve 13 is connected in the second fuel inlet channel 11.
  • An additional liquid supply channel 9 is connected to the second fuel supply channel 11 immediately downstream of the check valve 13.
  • the additional liquid supply channel 9 is used to supply the additional liquid, in particular water, which is used to produce the fuel / water emulsion in the mixing chamber 5.
  • the mouth of the additional liquid supply channel 9 in the second fuel supply channel 11 is so far downstream of the multi-way valve 6 that the maximum amount V of additional liquid required for producing the emulsion required for an injection process is completely absorbed in the second fuel supply channel 11, as in the drawing with the double arrow 17 is shown.
  • a leakage oil line 14 is used to discharge leakage and control quantities occurring at the injector.
  • the multi-way valve 6 is switched to the position I shown in the figure. In this position I, the inflow of fuel from the high-pressure line 7 to the first fuel inlet channel 10 is interrupted. The first fuel inlet channel 10 is through
  • Multi-way valve 6 switched from the switching position I into the switching position II, the connection between the connections B and C of the multi-way valve 6 being interrupted and at the same time the connections A and C are connected to one another and thus the inflow of fuel from the high-pressure line 7 into the first fuel inlet channel
  • the second fuel inlet channel 11 is also connected to the high-pressure line 7 via the branching point 16, so that fuel under high pressure from the high-pressure line 7 also into the second fuel inlet channel
  • the flow conditions in the fuel injector 1 are set so that the amount V of the additional liquid is completely displaced into the mixing chamber 5 by the fuel that is requested via the switching valve device 6 into the second fuel inlet channel 11.
  • the amount of fuel flowing in through both fuel inlet channels 10, 11 is dimensioned such that it is sufficient to inject the emulsion formed completely into the combustion chamber of the internal combustion engine, so that the fuel inlet channels and the fuel volume 4, 5 of the fuel injector are flushed completely with the inflowing fuel, so that no water remains from the emulsion in the fuel injector, which could cause corrosion.
  • the throttle devices 12, 13 are dimensioned and matched to one another such that the amount of fuel flowing through the second fuel supply channel 11 is sufficient at the beginning of the injection phase to completely shift the additional liquid amount V stored in the second fuel supply channel 11 into the mixing chamber 5, from where it is there
  • the emulsion formed is completely injected into the combustion chamber of the internal combustion engine from the fuel volume 4, 5 of the injector 1 via the fuel demanded via both fuel supply channels 10, 11.
  • the throttle device 13 arranged in the second fuel inlet channel 11 can be formed by a check valve opening in the direction of the injection flow.
  • the multi-way valve 6 is switched back to the position shown in the figure. After the injection process, the entire interior of the fuel injector 1 is completely flushed with fuel, so that, in the event of a break in operation of the internal combustion engine, no corrosion can occur due to water present in the interior of the fuel injector 1 from the emulsion.
  • Switching valve device multi-way valve

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Abstract

Es wird ein Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine für Kraftstoff/Emulsionsbetrieb beschrieben. Mit einer die Düsennadel (2) des Kraftstoffinjektors (1) umgebenden Mischkammer (5) sind zwei Kraftstoffzulaufkanäle (10, 11) verbunden, welche an ein Mehrwegeventil (6) angeschlossen sind und der Zuführung von Kraftstoff aus einer Hochdruckleitung (7) dienen. Stromabwärts des Mehrwegeventils (6) ist in der Nähe der Mischkammer (5) ein Zusatzflüssigkeitszuführungskanal (9) an den zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) angeschlossen, über welchen eine zur Herstellung einer Kraftstoffemulsion dienende Zusatzflüssigkeit, insbesondere Wasser zuführbar ist. Eine während einer Einspritzpause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen von dem Zusatzflüssigkeitszuführungskanal (9) in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) gelieferte Menge V der Zusatzflüssigkeit wird während der nachfolgenden Einsprintzphase von dem über die Schaltventileinrichtung (6) nachgeförderten, unter hohem Druck stehenden Kraftstoff vollständig in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt, so dass der zweite Kraftstoffzulaufkanal (11) sowie das Kraftstoffvolumen (4, 5) des Kraftstoffinjektors vollständig mit nachgefördertem Kraftstoff gespült werden. Somit kann in Betriebspausen der Brennkraftmaschine keine Korrosion durch in dem Kraftstoffinjektor (1) verbleibendes, aus der Emulsion stammendes Wasser stattfinden.

Description

B E S C H R E I B U N G
Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine für Kraftstoff/Emulsionsbetrieb
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine für Kraftstoff/Emulsionsbetrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei Brennkraftmaschinen, insbesondere bei großvolumigen Dieselmotoren findet zunehmend ein Kraftstoff/Emulsionsbetrieb Verwendung, bei dem je nach Betriebs- und Belastungszustand der Brennkraftmaschine wahlweise reiner Kraftstoff oder eine aus Kraftstoff und einer mit diesem emul gierbaren Zusatzflüssigkeit gebildete Emulsion verbrannt wird. Bei Verwendung von Dieselkraftstoff wird als Zusatzflüssigkeit insbesondere Wasser verwendet. Die Emulsion wird vorzugsweise durch intensive Mischung von Kraftstoff und Zusatzflussigkeit in dem Kraftstoffinjektor der Brennkraftmaschine hergestellt. Ein Nachteil des Emulsionsbetriebs ist es, daß in Betriebspausen Wasser aus der Emulsion in der Zulaufleitung und im Inneren des Kraftstoffinjektors verbleibt und dort zu unerwünschter Korrosion führt.
Aus der DE 44 35 823 Cl der Anmelderin ist ein Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine für einen Kraftstoff/Emulsions-betrieb bekannt, bei dem der Kraftstoff und die zur Bildung der Emulsion verwendete Zusatzflüssigkeit durch jeweilige Zulaufkanäle parallel einer in dem Kraftstoffinjektor vorgesehenen Mischkammer zugeführt und dort unter Ausnutzung der kinetischen Strömungsenergie der zugeführten Flüssigkeitsströme innig miteinander vermischt werden. Maßnahmen, durch die ein Nerbleiben von in der Emulsion enthaltenem Wasser während Betriebspausen und damit eine mögliche Korrosion verhindert wird, sind hier jedoch noch nicht vorgesehen.
Aus der EP 0 553 364 AI ist eine Brennkraftmaschine für einen Kraftstoff/Emulsionsbetrieb bekannt, bei der der Kraftstoffinjektor Zulaufkanäle zur parallelen Zuführung von reinem Kraftstoff und eines schichtweise zugeführten Stroms von Kraftstoff und Wasser zu einer in dem Kraftstoffinjektor vorgesehenen Mischkammer aufweist. Auch hier sind an dem Kraftstoffinjektor keine Maßnahmen vorgesehen, um ein Stehenbleiben von Wasser und damit eine Korrosion in dem Kraftstoffinjektor zu verhindern.
Die Aufgabe der Erfindung ist es einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine für Kraftstoff/Emulsionsbetrieb zu schaffen, bei dem eine durch zur Herstellung der Emulsion verwendetes Wasser bedingte Korrosion verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch den im Anspruch 1 angegebenen Kraftstoffinjektor gelöst.
Durch die Erfindung wird ein Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine für Kraftstoff/Emulsionsbetrieb geschaffen, der eine durch eine Düsennadel und einen Düsennadelkonus gebildete Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine in Ansprache auf eine Betätigung der Düsennadel aufweist. Der Kraftstoffinjektor verfügt weiterhin über ein durch einen die Düsennadel umgebenden Düsenraum und eine mit dem Düsenraum in Verbindung stehende
Mischkammer gebildetes Kraftstoffvolumen, sowie einen in die Mischkammer mündenden ersten Kraftstoffzulaufkanal zur Zuführung von unter hohem Druck stehendem, von einer Hochdruckleitung geliefertem Kraftstoff in das Kraftstoffvolumen und einen ebenfalls in die Mischkammer mündenden zweiten Kraftstoffzulaufkanal zur parallelen Zuführung einer unter hohem Druck mit dem Kraftstoff eine Emulsion bildenden Zusatzflüssigkeit, insbesondere Wasser, in das Kraftstoffvolumen, und weiterhin einen Zusatzflüssigkeitszuführungskanal der zur Zuführung der Zusatzflüssigkeit zu dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal während der Einspritzpausen dient. Eine Schaltventileinrichtung dient der Steuerung der dem ersten und zweiten Kraftstoffzulaufkanal zuzuführenden Flüssigkeitsmengen. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß der zweite
Kraftstoffzulaufkanal mittels der Schaltventileinrichtung zur Beaufschlagung mit Kraftstoff wahlweise mit der den Kraftstoff liefernden Hochdruckleitung verbindbar ist, und daß der der Zuführung der Zusatzflüssigkeit zu dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal dienende Zusatzflüssigkeitszuführungskanal so stromabwärts der Schaltventileinrichtung in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal mündet, daß eine während einer Einspritzpause von dem Zusatzflüssigkeitzuführungskanal in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal gelieferte Menge V der Zusatzflüssigkeit während einer nachfolgenden Einspritzphase von dem über die Schaltventileinrichtung nachgeforderten, unter hohem Druck stehenden Kraftstoff vollständig in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors ist es, daß der zweite Kraftstoffzulaufkanal sowie das Kraftstoffvolumen des Injektors vollständig mit über den zweiten Kraftstoffzulaufkanal nachgefördertem Kraftstoff gespült werden und damit in Betriebspausen keine Reste von wasserhaltiger Emulsion in dem Kraftstoffinjektor verbleiben, welche eine Korrosion bewirken könnten.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß der erste Kraftstoffzulaufkanal oder der zweite Kraftstoffzulaufkanal über die Schaltventileinrichtung mit einer Kxaftstoffrücklaufleitung verbindbar ist, über die bei der Zuführung von Zusatzflüssigkeit von dem Zusatzflüssigkeitszuführungskanal aus dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal verdrängter Kraftstoff abfließt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß in dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal stromabwärts der Schaltventileinrichtung eine den Durchfluß von Kraftstoff begrenzende Drosseleinrichtung vorgesehen ist. Eine solche Drosseleinrichtung hat den Vorteil, daß die Menge des über den zweiten Kraftstoffzulaufkanal nachfließenden Kraftstoffs auf einfache Weise kontrolliert werden kann.
Eine solche Drosseleinrichtung kann vorteilhafterweise durch ein in Richtung der Einspritzströmung öffnendes Rückschlagventil gebildet sein.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß auch in dem ersten Kraftstoffzulaufkanal stromabwärts der Schaltventileinrichtung eine den Durchfluß von Kraftstoff begrenzende Drosseleinrichtung vorgesehen ist.
Besonders von Vorteil ist es, wenn in sowohl dem ersten als auch dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal Drosseleinrichtungen vorgesehen sind, die so bemessen sind, daß die durch den zweiten Kraftstoffzulaufkanal fließende Kraftstoffmenge ausreicht die im zweiten Kraftstoffkanal vorhandene Menge V der Zusatzflüssigkeit vollständig in die Mischkammer zu verbringen, und daß die über beide Kraftstoffkanäle fließende Kraftstoffmenge ausreicht, die in dem Kraftstoffvolumen des Injektors vorhandene Kraftstoffmenge vollständig aus dem Injektor zu verdrängen. Hierzu können beide Drosseleinrichtungen regelbar ausgebildet sein.
Vorteilhafterweise ist es vorgesehen, daß die Mischkammer als ein die Düsennadel umgebender ringförmiger Raum ausgebildet ist, daß die beiden Kraftstoffzulaufkanäle auf gegenüberliegenden Seiten in die Mischkammer münden, und daß der Zusatzflüssigkeitszuführungskanal nahe der Mischkammer in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal mündet. Dadurch wird erreicht, daß während der Einspritzpause eingelagertes Wasser unabhängig von der Wassermenge jeweils gleich zu Beginn der Einspritzphase in die Mischkammer gefördert und zusammen mit dem durch den ersten Kraftstoffzulaufkanal eingeleiteten Kraftstoff eine Emulsion bildet.
Vorteilhafterweise verlaufen die beiden Kraftstoffzulaufkanäle in dem Kraftstoffinjektor im wesentlichen parallel zur Längsachse des Injektors auf entgegengesetzten Seiten der Düsennadel.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Kraftstoffzulaufkanal über die Schaltventileinrichtung mit einer Kraftstoffrückführleitung verbindbar. Gleichzeitig zweigt der zweite Kraftstoffzulaufkanal stromabwärts der Schalteinrichtung und stromaufwärts der im ersten Kraftstoffzulaufkanal vorgesehenen Drosseleinrichtung von dem ersten Kraftstoffzulaufkanal ab, wodurch der mittels der Schalteinrichtung von der Hochdruckeinspritzleitung dem ersten Kraftstoffzulaufkanal zugeführte Kraftstoffstrom auf den ersten und zweiten Kraftstoffzulaufkanal aufgeteilt wird. Der Zusatzflüssigkeitszuf hrungskanal mündet stromabwärts der im zweiten Kraftstoffzulaufkanal vorgesehenen Drosseleinrichtung, die bei diesem Ausführungsbeispiel entweder als regelbare Drosseleinrichtung oder als ein in Einspritzrichtung öffnendes Rückschlagventil mit entsprechender Drosselwirkung ausgebildet sein kann. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Schaltventileinrichtung als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, welches während der Einspritzpausen den ersten Kraftstoffzulaufkanal sperrt und den zweiten Kraftstoffzulaufkanal mit der Rücklaufleitung verbindet und welches während der Einspritzphase beide Kraftstoffzulaufkanäle mit der den Kraftstoff zuführenden Hochdruckleitung verbindet.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert.
Die Figur zeigt eine schematisierte Querschnittsansicht eines Kraftstoffinjektors für eine Brennkraftmaschine für Kraftstoff/Emulsionsbetrieb gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Die Figur zeigt einen Kraftstoffinjektor 1, welcher der Zuführung von Kraftstoff/Emulsion zum Brennraum einer Brennkraftmaschine dient. Bei dem Kraftstoff bzw. der Emulsion handelt es sich insbesondere um Dieselkraftstoff und eine aus Dieselkraftstoff und Wasser gebildete Emulsion. Der Kraftstoffinjektor 1 enthält eine Düsennadel 2, welche zusammen mit einem Düsennadelkonus 3, der als Ventilsitz für die Düsennadel 2 dient, eine Einspritzdüse 15 bildet. Die Düsennadel 2 ist mittels eines als solchem bekannten und in der Figur nicht eigens dargestellten Steuermechanismus im Sinne eines Öff ens und
Schließens der Einspritzdüse 15 in Richtung der Längsachse des Kraftstoffinjektors 1 hin und her bewegbar. Die Düsennadel 2 ist im unteren Teil des Kraftstoffinjektors 1 von einem Kraftstoffvolumen umgeben, welches durch einen die Düsennadel 2 umgebenden ringförmigen Düsenraum 4 und eine die Düsennadel 2 ebenfalls umgebende ringförmige Mischkammer 5 gebildet ist. Beiderseits der Düsennadel 2 führen ein erster
Kraftstoffzulaufkanal 10 und ein zweiter Kraftstoffzulaufkanal 11 parallel zu der Mischkammer 5. Beide Kraftstoffzulaufkanäle 10,11 sind mit einer Schaltventileinrichtung 6 in Form eines 3/2-Wegeventils verbunden. Der erste Kraftstoffzulaufkanal 10 ist mit einem Anschluß C des Mehrwegeventils 6 gekoppelt und wahlweise über einen Anschluß A desselben mit einer Hochdruckleitung 7, welche unter hohem Druck stehenden Kraftstoff, etwa aus einer Common-Rail-Schiene liefert oder mit einem Anschluß B desselben verbindbar ist. Der Anschluß B ist mit einer Rücklaufleitung 8 verbunden, welche überschüssigen Kraftstoff von dem Kraftstoffinjektor 1 abführt. Der zweite Kraftstoffzulaufkanal 11 zweigt stromabwärts des Mehrwegeventils 6 von dem ersten Kraftstoffzulauf 10 ab. Stromabwärts der Verzweigungsstelle 16 ist in den ersten Kraftstoffzulaufkanal 10 eine Drosseleinrichtung 12 geschaltet, in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 ist ein Rückschlagventil 13 geschaltet. Unmittelbar stromabwärts des Rückschlagventils 13 ist ein Zusatzflüssigkeitszuführungskanal 9 mit dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 verbunden. Der Zusatzflüssigkeitszuführungskanal 9 dient der Zuführung der Zusatzflüssigkeit, insbesondere also Wasser, welche zur Herstellung der Kraftstoff/Wasser-Emulsion in der Mischkammer 5 verwendet wird. Die Mündung des Zusatzflüssigkeitszuführungskanals 9 in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 befindet sich soweit stromabwärts des Mehrwegeventils 6, daß die maximale zur Herstellung der für einen Einspritzvorgang benötigten Emulsion erforderliche Menge V an Zusatzflüssigkeit vollständig in dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 aufgenommen wird, wie in der Zeichnung anhand des Doppelpfeils 17 dargestellt ist. Eine Leckölleitung 14 dient der Abfuhr von an dem Injektor anfallenden Leck- und Steuermengen.
Während der Einspritzpause zwischen zwei aufeinanderfolgenden Einspritzvorgängen ist das Mehrwegeventil 6 in die in der Figur dargestellte Stellung I geschaltet. In dieser Stellung I ist der Zufluß von Kraftstoff aus der Hochdruckleitung 7 zu dem ersten Kraftstoffzulaufkanal 10 unterbrochen. Der erste Kraftstoffzulaufkanal 10 ist durch
Verbindung der Anschlüsse C und B des Mehrwegeventils 6 mit der Rücklaufleitung 8 verbunden. Über den Zusatzflüssigkeitszuführungskanal 9 wird eine entsprechend dem Betriebs- bzw. Belastungszustand der Brennkraftmaschine genau bemessene Menge V an Zusatzflüssigkeit mittels einer in der Figur nicht gezeigten Fördereinrichtung in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 verbracht, wobei diese unter Verdrängung des in dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 vorhandenen Kraftstoffs durch die Mischkammer 5 und den ersten Kraftstoffzulaufkanal 10 in die Rücklaufleitung 8 in dem in der Figur durch den Pfeil 17 dargestellten Bereich stromabwärts der Einmündungsstelle 18 des Zusatzflüssigkeitszuführungskanals 9 eingelagert wird. Zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine wird am Anfang der Einspritzphase das
Mehrwegeventil 6 von der Schaltstellung I in die Schaltstellung II umgeschaltet, wobei die Verbindung zwischen den Anschlüssen B und C des Mehrwegeventils 6 unterbrochen und gleichzeitig die Anschlüsse A und C miteinander verbunden werden und somit das Einströmen von Kraftstoff aus der Hochdruckleitung 7 in den ersten Kraftstoffzulaufkanal
10 freigegeben wird. Über die Verzweigungsstelle 16 ist auch der zweite Kraftstoffzulaufkanal 11 mit der Hochdruckleitung 7 verbunden, sodaß unter hohem Druck stehender Kraftstoff aus der Hochdruckleitung 7 auch in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal
11 strömt. Der in den beiden Kraftstoffzulaufkanälen 10,11 stehende Kraftstoff wird durch den aus der Hochdruckleitung 7 unter hohem Druck nachgeforderten Kraftstoff in die Mischkammer 5 gepreßt, wobei die in dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 befindliche Menge V der Zusatzflüssigkeit mitgenommen und in der Mischkammer 5 mit dem Kraftstoff zu einer Emulsion vermengt und nach Durchlaufen des Düsenraums 4 über die Einspritzdüse 15 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Durch die Dimensionierung der beiden Kraftstoffzulaufkanäle 10,11 und geeignete Bemessung der Drossel einrichtung 12 in Abstimmung mit dem Drosselwiderstand des Rückschlagventils 13 sowie durch geeignete Wahl des Volumens der Mischkammer 5 und des Düsenraums 4 sind die Strömungsverhältnisse in dem Kraftstoffinjektor 1 so eingestellt, daß die Menge V der Zusatzflüssigkeit von dem über die Schaltventileinrichtung 6 in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 nachgeforderten Kraftstoff vollständig in die Mischkammer 5 verlagert wird. Die über beide Kraftstoffzulaufkanäle 10,11 nachströmende Kraftstoffmenge ist so bemessen, daß sie ausreicht, die gebildete Emulsion vollständig in den Brennraum der Brennkraftmaschine einzuspritzen, so daß die Kraftstoffzulaufkanäle wie auch das Kraftstoffvolumen 4,5 des Kraftstoffinjektors vollständig mit dem nachströmenden Kraftstoff gespült werden, so daß in dem Kraftstoffinjektor kein Wasser aus der Emulsion verbleibt, welches eine Korrosion verursachen könnte. Das heißt, die Drosseleinrichtungen 12,13 sind so bemessen und aufeinander abgestimmt, daß die durch den zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 fließende Kraftstoffmenge ausreicht am Anfang der Einspritzphase die in dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 eingelagerte Zusatzflüssigkeitsmenge V vollständig in die Mischkammer 5 zu verschieben, von wo die dort gebildete Emulsion durch den über beide Kraftstoffzulaufkanäle 10, 11 nachgeforderten Kraftstoff aus dem Kraftstoffvolumen 4,5 des Injektors 1 vollständig in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die in dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal 11 angeordnete Drosseleinrichtung 13 kann durch ein in Richtung der Einspritzströmung öffnendes Rückschlagventil gebildet sein.
Nach dem Ende des Einspritzvorgangs wird das Mehrwegeventil 6 wieder in die in der Figur dargestellte Stellung umgeschaltet. Nach dem Einspritzvorgang ist das gesamte Innere des Kraftstoffinjektors 1 vollständig mit Kraftstoff gespült, so daß im Falle einer Betriebspause der Brennkraftmaschine keine Korrosion durch im Inneren des Kraftstoffinjektors 1 vorhandenes Wasser aus der Emulsion auftreten kann.
Bezugszeichenliste
Kraftstoffinj ektor
Düsennadel
Düsennadelkonus
Düsenraum
Mischkammer
S chaltventileinrichtung (Mehrwegeventil)
Hochdruckleitung
Rücklaufleitung
Zusatzflüssigkeitszuführungskanal 0 erster Kraftstoffzulaufkanal 1 zweiter Kraftstoffzulaufkanal
12 Drosseleinrichtung
13 Drosseleinrichtung
14 Leckölleitung
15 Einspritzdüse
16 Verzweigungsstelle
17 Pfeil
18 Einmündungsstelle
19 Rückschlagventil
V Zumischvolumen
I Schaltstellung
II Schaltstellung, Einspritzen

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Kraftstoffinj ektor für eine Brennkraftmaschine für Kraftstoff/Emulsionsbetrieb, mit einer durch eine Düsennadel (2) und einen Düsennadelkonus (3) gebildeten Einspritzdüse (15) zum Einspritzen von Kraftstoff bzw. einer Kraftstoffemulsion in den Brennraum der Brennkraftmaschine in Ansprache auf eine Betätigung der Düsennadel (2), mit einem durch einen die Düsennadel (2) umgebenden Düsenraum (4) und eine mit dem Düsenraum (4) in Verbindung stehende Mischkammer (5) gebildeten Kraftstoffvolumen (4,5), mit einem in die Mischkammer (5) mündenden ersten Kraftstoffzulaufkanal (10) zur
Zuführung von unter hohem Druck stehendem, von einer Hochdruckleitung (7) geliefertem Kraftstoff in das Kraftstoffvolumen (4,5), sowie einem ebenfalls in die Mischkammer (5) mündenden zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) zur parallelen Zuführung unter hohem Druck einer mit dem Kraftstoff eine Emulsion bildenden Zusatzflüssigkeit, insbesondere Wasser, in das Kraftstoffvolumen (4,5), mit einem während der Einspritzpausen der Zuführung der Zusatzflüssigkeit zu dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) dienenden Zusatzflüssigkeitszuführungskanal (9) und mit einer Schaltventileinrichtung (6) zum Steuern mindestens der dem ersten Kraftstoffzulaufkanal (10) zuzuführenden Flüssigkeitsmengen, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kraftstoffzulaufkanal (11) mittels der Schaltventileinrichtung (6) zur Beaufschlagung mit Kraftstoff wahlweise mit der den Kraftstoff liefernden Hochdruckleitung (7) verbindbar ist, und daß der der Zuführung der Zusatzflüssigkeit zu dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) dienende Zusatzflüssigkeitszuführungskanal (9) so stromabwärts der Schaltventileinrichtung (6) in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) mündet, daß eine während einer Einspritzpause von dem Zusatzflüssigkeitszuführungskanal (9) in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) gelieferte Menge V der Zusatzflüssigkeit während einer nachfolgenden Einspritzphase von dem über die Schaltventileinrichtung (6) nachgeförderten unter hohem Druck stehenden Kraftstoff vollständig in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kraftstoffzulaufkanal (10) oder der zweite Kraftstoffzulaufkanal (11) über die Schaltventileinrichtung (6) mit einer Kraftstoffrücklaufleitung (8) verbindbar ist, über die bei der Zuführung von Zusatzflüssigkeit von dem Zusatzflüssigkeitszuführungskanal (9) aus dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) verdrängter Kraftstoff abfließt.
3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) stromabwärts der Schaltventileinrichtung (6) eine den Durchfluß von Kraftstoff begrenzende Drossel einrichtung (13) vorgesehen ist.
4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosseleinrichtung (13) durch ein in Richtung der Einspritzströmung öffnendes Rückschlagventil gebildet ist.
5. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem ersten Kraftstoffzulaufkanal (10) stromabwärts der Schaltventileinrichtung (6) eine den Durchfluß von Kraftstoff begrenzende Drosseleinrichtung (12) vorgesehen ist.
6. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, 4 und 5, bei dem der erste Kraftstoffzulaufkanal (10) über die Schaltventileinrichtung (6) mit einer Kraftstoffrücklaufleitung (8) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kraftstoffzulaufkanal (11) stromabwärts der Schalteinrichtung (6) und stromaufwärts der im ersten Kraftstoffzulaufkanal (10) vorgesehenen Drosseleinrichtung ( 12) mit dem ersten Kraftstoffzulaufkanal ( 10) leitend verbunden ist, wobei der Zusatzflüsssigkeitszufuhrungskanal (9) stromabwärts der als Rückschlagventil ausgebildeten Drosseleinrichtung (13) in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) mündet.
7. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem ersten bzw. zweiten Kraftstoffzulaufkanal (10,11) vorgesehenen Drosseleinrichtungen (12,13) so bemessen sind, daß die durch den zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) fließende Kraftstoffmenge ausreicht, mindestens die im zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) vorhandene Menge V der Zusatzflüssigkeit vollständig in die Mischkammer (5) zu verbringen, und daß die über beide Kraftstoffzulaufkanäle (10,11) fließende Kraftstoffmenge ausreicht, die in dem Kraftstoffvolumen (4,5) des Injektors vorhandene Kraftstoffemulsionsmenge vollständig aus dem Injektor zu verdrängen.
8. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischkammer (5) als ein die Düsennadel (2) umgebender ringförmiger Raum ausgebildet ist, daß die beiden Kraftstoffzulaufkanäle (10,11) auf gegenüberliegenden Seiten in die Mischkammer (5) münden, und daß der Zusatzflüssigkeitszuführungskanal (9) nahe der Mischkammer (5) in den zweiten Kraftstoffzulaufkanal (11) mündet.
9. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kraftstoffzulaufkanäle (10,11) im wesentlichen parallel zur Längsachse des Kraftstoffinjektors auf entgegengesetzten Seiten der Düsennadel (2) verlaufen.
10. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltventileinrichtung (6) als 3/2-Wegeventil ausgebildet ist, welches während der Einspritzpausen den ersten Kraftstoffzulaufkanal (10) mit der Rücklaufleitung (8) verbindet und welches während der Einspritzphase beide Kraftstoffzulaufkanäle (10,11) mit der den Kraftstoffzuführenden Hochdruckleitung (7) verbindet.
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