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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffleitung zur Versorgung zumindest eines Injektors eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff, wobei die Kraftstoffleitung über Anbindungspunkte an dem Verbrennungsmotor angebunden ist und einen ersten Teilbereich und zumindest einen zweiten Teilbereich aufweist, wobei der zweite Teilbereich dem ersten Teilbereich in Strömungsrichtung nachgelagert ist.
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In modernen Verbrennungsmotoren wird der Kraftstoff über eine gemeinsame Kraftstoffleitung an die einzelnen Injektoren weitergeleitet, über welche der Kraftstoff schließlich in die einzelnen Zylinder geleitet wird. Der Kraftstoff wird dabei von zumindest einer Kraftstoffpumpe in die Kraftstoffleitung gefördert.
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Im Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren bekannt, die für jede Zylinderbank eine Kraftstoffpumpe sowie eine gemeinsame Kraftstoffleitung zum Verteilen des Kraftstoffes vorsehen. Über die Dimensionierung der Leitungswege vor und nach einem Drosselorgan, welches in der Kraftstoffleitung angeordnet ist, und die Dimensionierung der Drossel selbst wird erreicht, dass jedem Injektor die gleiche Kraftstoffmenge zugeführt wird, so dass eine gleichmäßige Verbrennung erzeugt werden kann.
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Die Kraftstoffleitung, welche der Kraftstoffzuführung zu den einzelnen Injektoren dient, ist regelmäßig fest mit dem Gehäuse des Verbrennungsmotors verbunden. Die Anbindung weist hierbei oftmals eine hohe Steifigkeit auf, wodurch schädliche Erschütterungen und Vibrationen vom Verbrennungsmotor auf die Kraftstoffleitung übertragen werden. Dies kann sowohl zu einer Beschädigung der Kraftstoffleitung als auch zu einer Beschädigung der Halterungen der Kraftstoffleitung führen.
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Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Anbindung einer Kraftstoffleitung an einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, die eine ausreichende Entkopplung der Kraftstoffleitung von den Erschütterungen und Schwingungen des Verbrennungsmotors ermöglicht.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Kraftstoffleitung mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Kraftstoffleitung zur Versorgung zumindest eines Injektors eines Verbrennungsmotors mit Kraftstoff, wobei die Kraftstoffleitung über Anbindungspunkte an dem Verbrennungsmotor angebunden ist und einen ersten Teilbereich und zumindest einen zweiten Teilbereich aufweist, wobei der zweite Teilbereich dem ersten Teilbereich in Strömungsrichtung nachgelagert ist, wobei die Kraftstoffleitung über Entkopplungselemente von dem Verbrennungsmotor entkoppelt ist und/oder an der Kraftstoffleitung zumindest ein Dämpfungselement zur Verstimmung der Eigenfrequenz der Kraftstoffleitung angeordnet ist.
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Die Kraftstoffleitung weist einen ersten Teilbereich auf, welcher zur Versorgung von einem oder mehreren zweiten Teilbereichen dient. Die zweiten Teilbereiche sind dabei aus dem ersten Teilbereich abgezweigt.
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Die Kraftstoffleitung ist über Halteelemente, welche beispielsweise ringförmige Ösen ausbilden, an dem Verbrennungsmotor angebunden. Die Halteelemente fußen dabei auf einer tragenden Struktur des Verbrennungsmotors, die beispielsweise durch den Zylinderkopf gebildet sein kann. Zur Entkopplung zwischen den Halteelementen und der Kraftstoffleitung ist ein Entkopplungselement in Form eines Elastomers vorgesehen. Dieses ist derart zwischen der Kraftstoffleitung und dem Verbrennungsmotor beziehungsweise dem Halteelement angeordnet, dass kein direkter körperlicher Kontakt zwischen der Kraftstoffleitung und dem Halteelement gegeben ist. Ein Elastomer ist dabei besonders vorteilhaft, da es einfach an die benötigte Form anzupassen ist, preisgünstig ist und weiterhin die Steifigkeit einfach beeinflusst werden kann.
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Das Vorsehen eines Dämpfungselementes an dem zweiten Teilbereich der Kraftstoffleitung ist besonders vorteilhaft, da auf diese Weise besonders einfach eine Verstimmung der Eigenfrequenz erreicht werden kann, wodurch eine wirksame Maßnahme gegen schwingungsbedingte Schäden getroffen werden kann.
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Besonders zweckmäßig ist es, wenn der erste Teilbereich fluidisch über den zweiten Teilbereich mit einem Injektor verbunden ist. Der zweite Teilbereich ist aus dem ersten Teilbereich abgezweigt und stellt die Fluidkommunikation zwischen dem ersten Teilbereich, in welchen der Kraftstoff von der Kraftstoffpumpe gefördert wird, und dem Injektor her. Dies ist besonders vorteilhaft, da somit eine gezielte Zuführung des Kraftstoffes zu den einzelnen Injektoren ermöglicht wird.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich eine Drosselstelle angeordnet ist. Eine Drosselstelle ist besonders vorteilhaft, da der Kraftstoffdurchfluss darüber beeinflusst werden kann, wodurch eine bessere und gleichmäßigere Verteilung auf die einzelnen Injektoren erreicht werden kann.
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Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Kraftstoffleitung über Halteelemente an den Verbrennungsmotor angebunden ist und die Kraftstoffleitung von den Halteelementen zumindest teilweise umgriffen ist.
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Haltelemente, welche die Kraftstoffleitung zumindest teilweise umgreifen, sind besonders vorteilhaft, da sie eine einfache Anbindung der Kraftstoffleitung erlauben. Dabei kann das Halteelement vorteilhafterweise zweiteilig ausgeführt sein, wobei die Kraftstoffleitung in den an dem Verbrennungsmotor angebundenen Teil eingelegt werden kann und mit einem U-förmigen Gegenhalter an diesem befestigt werden kann. Je nach Gestaltung der Halteelemente kann die Kraftstoffleitung dabei vollständig oder nur teilweise von den Haltelementen umgriffen sein.
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Auch ist es zweckmäßig, wenn der erste Teilbereich der Kraftstoffleitung über ein elastisches Entkopplungselement, welches die Kraftstoffleitung radial umlaufend zumindest teilweise umgreift, gegenüber den Halteelementen entkoppelt ist.
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Ein Entkopplungselement, welches die Kraftstoffleitung zumindest teilweise radial umgreift, ist besonders vorteilhaft, da durch ein solches Entkopplungselement eine vollständige Entkopplung gegenüber dem Halteelement, welches die Kraftstoffleitung beziehungsweise das Entkopplungselement umgreift, erreicht werden kann. Ein die Kraftstoffleitung umgreifendes Entkopplungselement ist dabei besonders kostengünstig herzustellen und kann auf einfache Weise auf die im Betrieb auftretenden Schwingungen und Erschütterungen angepasst werden.
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Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn eine Mehrzahl von zweiten Teilbereichen vorgesehen ist, wobei die zweiten Teilbereiche an einer radialen Seitenwandung von dem ersten Teilbereich abragen, wobei die zweiten Teilbereiche in einer gemeinsamen Ebene von dem ersten Teilbereich abragen. Eine Anordnung der Abzweigungen der zweiten Teilbereiche aus dem ersten Teilbereich in einer gemeinsamen Ebene ist besonders vorteilhaft, um eine möglichst große Anzahl von Gleichteilen verwenden zu können. Dies ist vorteilhaft, da dadurch die Komplexität der Kraftstoffleitung insgesamt gesenkt werden kann.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei zueinander benachbarte zweite Teilbereiche symmetrisch zu einer mittig zwischen den zweiten Teilbereichen verlaufenden Ebene ausgebildet sind.
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Eine symmetrische Anordnung der zueinander benachbarten zweiten Teilbereiche ist ebenfalls vorteilhaft, um eine möglichst hohe Anzahl von Gleichteilen verwenden zu können, wodurch die Komplexität und damit die Kosten der Kraftstoffleitung gesenkt werden können. Weiterhin ergibt sich durch die symmetrische Anordnung ein Bereich, in welchem die benachbarten zweiten Teilbereiche parallel zueinander verlaufen, wodurch die Anbindung eines Dämpfungselementes, welche die benachbarten zweiten Teilbereiche miteinander verbindet, vereinfacht wird.
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Auch ist es zu bevorzugen, wenn ein einzelnes Dämpfungselement zur Verstimmung der Eigenfrequenz zumindest zwei zweite Teilbereiche zumindest teilweise umgreift. Dies ist besonders vorteilhaft, da somit eine Verstimmung der Eigenfrequenz durch die zusätzliche Masse des Dämpfungselementes erreicht wird. Weiterhin kann durch die Anbindung zueinander benachbarter zweiter Teilbereiche aneinander auch die Masse und die Steifigkeit des schwingungsfähigen Systems verändert werden, wodurch die Lage der Eigenfrequenzen aus dem relevanten Bereich verschoben werden kann.
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Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das Dämpfungselement in einem Bereich angeordnet ist, in welchem die zweiten Teilbereiche parallel zueinander verlaufen.
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Das Anordnen des Dämpfungselementes in einem Bereich, in welchem die zweiten Teilbereiche parallel zueinander verlaufen, ist vorteilhaft, da die Anbindung einfacher ist und das Dämpfungselement einen symmetrischen Aufbau aufweisen kann, wodurch es einfacher und kostengünstiger herstellbar ist.
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Weiterhin ist es zu bevorzugen, wenn das Entkopplungselement und/oder das Dämpfungselement aus einem Elastomer gefertigt ist.
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Ein Elastomer ist besonders vorteilhaft, da die Schwingungsübertragungseigenschaften des Elastomers besonders einfach angepasst werden können. Außerdem sind Elastomere kostengünstig, einfach zu verarbeiten und hinsichtlich der Formgebung sehr flexibel.
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Auch ist es vorteilhaft, wenn der erste Teilbereich fluidisch mit vier zweiten Teilbereichen verbunden ist, wobei jeder der zweiten Teilbereiche fluidisch mit einem Injektor verbunden ist, wobei die zweiten Teilbereiche von jeweils zueinander benachbart angeordneten Injektoren über ein Dämpfungselement miteinander verbunden sind.
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Eine solche Kraftstoffleitung mit einem ersten Teilbereich und vier nachgelagerten zweiten Teilbereichen ist besonders für den Einsatz an einer Zylinderbank eines V8-Verbrennungsmotors oder an einem 4-Zylinder-Rheinenmotor vorteilhaft, da über eine solche Gestaltung der Kraftstoffleitung eine vorteilhafte Aufteilung des Kraftstoffes auf vier Zylinder erreicht werden kann. Gleichzeitig kann über die Dämpfungselemente jeweils eine Verschiebung der Eigenfrequenz von zwei zueinander benachbarten zweiten Teilbereichen erreicht werden.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen detailliert erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine Aufsicht auf eine Kraftstoffleitung, welche an einen Verbrennungsmotor angebunden ist, wobei die Kraftstoffleitung mit einer Kraftstoffpumpe und einer Mehrzahl von Injektoren fluidisch verbunden ist, und
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2 eine Schnittansicht der Kraftstoffleitung gemäß der 1.
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Die 1 zeigt eine Aufsicht auf einen Teilausschnitt eines Verbrennungsmotors 1. Der Verbrennungsmotor 1 weist zwei Halteelemente 5 auf, in welchen eine Kraftstoffleitung 2 befestigt ist.
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Die Kraftstoffleitung 2 weist einen ersten Bereich 8 auf, welcher durch ein geradlinig verlaufendes Rohr gebildet ist, und weist weiterhin mehrere zweite Bereich 9 auf, welche von dem ersten Teilbereich 8 abragen. Dieser erste Teilbereich 8 ist in den Haltelementen 5 aufgenommen. Hierzu ist der erste Teilbereich radial vollständig umlaufend von den Halteelementen 5 umgriffen. Die Halteelemente 5 sind beispielsweise mit einer tragenden Struktur, wie dem Zylinderkopf des Verbrennungsmotors 1, verschraubt.
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Vom ersten Teilbereich 8 sind vier zweite Teilbereiche 9 abgeleitet, welche jeweils zu einem Injektor 3 führen. Die zweiten Teilbereiche 9 sind dabei einteilig mit dem ersten Teilbereich 8 der Kraftstoffleitung 2 verbunden. Die zweiten Teilbereiche 9 sind ihrerseits mittels einer Schraubverbindung an die in den Verbrennungsmotor 1 eingelassenen Injektoren 3 angeschraubt.
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Die Kraftstoffleitung 2 wird über eine zwischen den beiden mittleren Injektoren 3 angeordnete Kraftstoffpumpe 4 mit Kraftstoff versorgt. Der Kraftstoff im Inneren der Kraftstoffleitung 2 steht dabei unter einem erhöhten Druck, welcher durch die Kraftstoffpumpe 4 erzeugt ist.
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Der in 1 gezeigte Ausschnitt des Verbrennungsmotors 1 kann beispielsweise eine Zylinderbank eines V8-Verbrennungsmotors darstellen oder eine Zylinderbank eines 4-Zylinder-Reihenmotors.
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Die Kraftstoffleitung 2 ist über Entkopplungselemente 6, welche zwischen den Halteelementen 5 und der Kraftstoffleitung 2 angeordnet sind, gegenüber den Schwingungen und Erschütterungen, welche vom Verbrennungsmotor 1 herrühren, entkoppelt. Durch diese Entkopplung werden die Kraftstoffleitung 2 und dabei insbesondere die Anbindungsstellen der zweiten Teilbereich 9 am ersten Teilbereich 8 hinsichtlich der Schwingungen isoliert. Diese Schwingungsisolation führt zu einer höheren Dauerhaltbarkeit infolge einer gesenkten Materialbelastung.
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Die Übertragung der Schwingungen und Erschütterungen findet hauptsächlich über die Halteelemente 5 statt, da diese eine hohe Steifigkeit aufweisen und mit dem Gehäuse des Verbrennungsmotors 1 fest verschraubt sind.
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Die Entkopplungselemente 6 können beispielsweise durch Manschetten gebildet sein, welche die Kraftstoffleitung 2 im ersten Teilbereich 8 umgreifen und so zu den Halteelementen 6 beabstanden. Je nach dem verwendeten Werkstoff, welcher für die Entkopplungselemente 6 verwendet wird, kann die Entkopplung stärker beziehungsweise schwächer ausgeprägt sein. Vorteilhafterweise ist das Entkopplungselement 6 durch ein Elastomer gebildet, welches insbesondere auf die im Betrieb auftretenden maximalen und/oder die durchschnittlichen Schwingungsbelastungen und Erschütterungen ausgelegt ist.
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Die Entkopplungselemente 6 weisen in axialer Erstreckungsrichtung der Kraftstoffleitung 2 eine größere Ausdehnung auf als die Halteelemente 5, in welchen die Kraftstoffleitung 2 aufgenommen ist. Durch diese wulstartigen Bereiche des Entkopplungselementes 6, welche beidseitig über das Halteelement 5 hinausstehen, ist eine einfache Positionierung des Entkopplungselementes 6 gegenüber den jeweiligen Halteelementen 5 möglich. Außerdem wird auf diese Weise ein Verrutschen der Entkopplungselemente 6 im Montageprozess vermieden.
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Am linken Endbereich des ersten Teilbereichs 8 ragen die linken beiden zweiten Teilbereiche 9 von dem ersten Teilbereich 8 ab. Die Innendurchmesser der zweiten Teilbereiche 9 sind geringer als die Innendurchmesser des ersten Teilbereichs 8. Am rechten Endbereich des ersten Teilbereichs 8 ragen zwei weitere zweite Teilbereiche 9 von dem ersten Teilbereich 8 ab.
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Die linken beiden zweiten Teilbereiche 9 dienen zur fluidischen Verbindung des ersten Teilbereichs 8 mit den linken beiden Injektoren 3. Die rechten beiden zweiten Teilbereiche 9 dienen der fluidischen Verbindung des ersten Teilbereichs 8 mit den rechten beiden Injektoren 3.
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Jeweils zwei der zweiten Teilbereiche 9 sind über ein Dämpfungselement 7 miteinander verbunden. Das Dämpfungselement 7 ist vorzugsweise aus einem Elastomer gebildet und dient der Verstimmung der Eigenfrequenz der einzelnen zweiten Teilbereiche 9. Die Verstimmung wird einerseits durch die zusätzliche Masse des Dämpfungselementes 7 erzeugt und andererseits durch die Ankopplung zweier benachbarter zweiter Bereiche 9 aneinander, wodurch das schwingungsfähige System verstimmt wird.
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Durch die Verstimmung der Eigenfrequenz soll vermieden werden, dass aufgrund einer Schwingungseinleitung seitens des Injektors 3 beziehungsweise des Verbrennungsmotors 1 eine Schädigung der zweiten Teilbereiche 9 stattfinden kann. Dies soll insbesondere dem Auftreten von Resonanzen entgegenwirken.
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Das Dämpfungselement 7 weist eine zylindrische Grundform auf, wobei an dem Ende, welche dem ersten Teilbereich 8 zugewandt ist, und dem gegenüberliegenden Ende des Dämpfungselementes 7 jeweils eine wulstartige Ausformung ausgebildet ist.
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Das Dämpfungselement kann in einer alternativen Ausführungsform auch anderweitig ausgestaltet sein. Wesentlich ist, dass durch den Eintrag einer zusätzlichen Masse beziehungsweise durch die Verbindung von zwei zueinander benachbarten zweiten Teilbereichen eine ausreichend große Verstimmung der Eigenfrequenz des schwingungsfähigen Systems, welches durch die zweiten Teilbereiche gebildet ist, erreicht wird.
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Die beiden zweiten Teilbereiche 9, welche durch ein gemeinsames Dämpfungselement 7 miteinander verbunden sind, verlaufen symmetrisch zu einer zwischen diesen zweiten Teilbereichen 9 verlaufenden Ebene. Ausgehend vom ersten Teilbereich 8 verlaufen die zweiten Teilbereiche außerdem parallel. Die Symmetrieebene verläuft parallel zu diesen parallelen Abschnitten der zweiten Teilbereiche 9 und ist mittig zwischen den beiden zweiten Teilbereichen 9 angeordnet. Das Dämpfungselement 7 ist ebenfalls in einem Bereich angeordnet, in dem die zweiten Teilbereiche parallel zueinander verlaufen.
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Die vier gezeigten zweiten Teilbereiche 9 weisen jeweils eine identische Leitungslänge auf, wodurch gewährleistet wird, dass die den einzelnen Injektoren 3 zugeführte Kraftstoffmenge identisch ist. Innerhalb der zweiten Teilbereiche 9 ist jeweils eine Drosselstelle 11 angeordnet, welche eine Drosselung des Kraftstoffes, welcher vom ersten Teilbereich 8 in die einzelnen zweiten Teilbereiche 9 gefördert wird, bewirkt. Auch die Drosselstellen 11 dienen zur gleichmäßigen Versorgung der einzelnen Injektoren 3.
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Die 2 zeigt eine Schnittansicht durch die Kraftstoffleitung 2, wie sie bereits in 1 beschrieben wurde. Im Schnitt sind ebenso die Drosselstellen 11 am Übergang zwischen dem ersten Teilbereich 8 und den zweiten Teilbereichen 9 zu erkennen.
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Im linken Teil der zweiten Figur ist eine Detaildarstellung der Aufnahme der Kraftstoffleitung 2 in dem linken Haltelement 5 dargestellt. In dem Schnitt durch diesen Aufnahmebereich ist insbesondere zu erkennen, dass das Entkopplungselement 6 den ersten Teilbereich 8 der Kraftstoffleitung 2 radial umlaufend vollständig umschließt und so eine Beabstandung und Entkopplung zwischen dem Halteelement 5 und der Kraftstoffleitung 2 erzeugt.
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In der Ansicht der 2 ist weiterhin zu erkennen, dass die jeweils durch ein Dämpfungselement 7 miteinander verbundenen zweiten Teilbereiche 9 von dem ersten Teilbereich 8 zu ihrem jeweiligen Injektor 3 symmetrisch zu einer Ebene verlaufen, welche zwischen den beiden zweiten Teilbereichen 9 parallel zu diesen verläuft.
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Insgesamt wird durch die Kraftstoffleitung 2, wie sie in den 1 und 2 dargestellt ist, eine Entkopplung der Kraftstoffleitung 2 gegenüber dem Verbrennungsmotor 1 erreicht und weiterhin eine Verstimmung der Eigenfrequenz der zweiten Teilbereiche 9.
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Dadurch kann das Gesamtsystem derart verstimmt werden, dass die im Betrieb des Verbrennungsmotors 1 auftretenden Schwingungen und Erschütterungen keine oder nur stark reduzierte schädigende Auswirkungen auf den ersten Teilbereich 8 beziehungsweise den zweiten Teilbereich 9 der Kraftstoffleitung 2 ausüben.
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Das Ausführungsbeispiel der 1 beziehungsweise der 2 dient zur Verdeutlichung des Erfindungsgedankens. Insbesondere hinsichtlich der Ausgestaltung der Halteelemente 5 und der Entkopplungselemente 6, welche von den Halteelemente 5 umgriffen sind, weisen die 1 und 2 keine beschränkende Wirkung auf.
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Die Dimensionierung, die Anordnung, die Materialwahl und die Anbindung der Entkopplungselemente und/oder der Dämpfungselemente können in alternativen Ausführungsformen auch von den hier gezeigten Ausführungsbeispielen abweichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungsmotor
- 2
- Kraftstoffleitung
- 3
- Injektor
- 4
- Kraftstoffpumpe
- 5
- Halteelement
- 6
- Entkopplungselement
- 7
- Dämpfungselement
- 8
- erster Teilbereich
- 9
- zweiter Teilbereich
- 10
- Verbindungsleitung
- 11
- Drosselstelle
