DE102014203403A1

DE102014203403A1 - Piston pump, injection system and internal combustion engine

Info

Publication number: DE102014203403A1
Application number: DE102014203403.5A
Authority: DE
Inventors: Christian Missy
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2014-02-25
Filing date: 2014-02-25
Publication date: 2015-08-27

Abstract

Es wird eine Kolbenpumpe (1) zur Förderung eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine (5) mit wenigstens einem einen Förderraum (9) der Kolbenpumpe (1) begrenzenden Zylinder (7), in dem ein Förderkolben (11) oszillierbar aufgenommen ist, wobei der Förderkolben (11) eine dem Förderraum (9) zugewandte Stirnfläche (13) aufweist, vorgeschlagen. Die Kolbenpumpe (1) zeichnet sich dadurch aus, dass die Stirnfläche (13) zumindest bereichsweise nachgiebig derart ausgebildet ist, dass die Stirnfläche (13) erst dann zumindest bereichsweise nachgibt, wenn eine Druckkraft auf sie wirkt, die eine im Betrieb der Kolbenpumpe (1) auf die Stirnfläche (13) wirkende Betriebs-Druckkraft übersteigt.It is a piston pump (1) for promoting a reducing agent for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine (5) with at least one a delivery chamber (9) of the piston pump (1) limiting cylinder (7) in which a delivery piston (11) is received oscillatably, wherein the delivery piston (11) has a delivery area (9) facing end face (13) proposed. The piston pump (1) is characterized in that the end face (13) is at least partially yielding such that the end face (13) yields only at least partially when a compressive force acts on it, the one during operation of the piston pump (1 ) on the end face (13) acting operating pressure force exceeds.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe zur Förderung eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Einspritzsystem zum Einbringen von Reduktionsmittel in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 9 sowie eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 10. The invention relates to a piston pump for conveying a reducing agent for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, an injection system for introducing reducing agent into an exhaust line of an internal combustion engine according to claim 9 and an internal combustion engine according to claim 10.

Zur Förderung eines Reduktionsmittels, beispielsweise einer Harnstoff-Wasser-Lösung, für die Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine werden insbesondere im Nutzfahrzeugbereich Membranpumpen eingesetzt. Diese haben den Vorteil, bei niedrigen Temperaturen nicht durch einfrierendes Reduktionsmittel beschädigt zu werden, weil die elastische Membran dessen Volumenzuwachs ausgleichen kann. Typische, insbesondere im Nutzfahrzeugbereich eingesetzte Reduktionsmittel weisen einen Gefrierpunkt von ungefähr –11 °C auf. Im Bereich von Großmotoren, insbesondere bei Marine-Anwendungen, sind allerdings auch Reduktionsmittel üblich, die bereits bei 0 °C frieren, beispielsweise Harnstoff-Wasser-Lösungen mit einem Harnstoffanteil von 40 %. Zugleich zeigt sich, dass der Einsatz von Membranpumpen im Bereich von Großmotoren, insbesondere von solchen Motoren, die einen größeren Hubraum und eine höhere Leistung aufweisen, als es im Nutzfahrzeugbereich üblich ist, nicht möglich oder zumindest unwirtschaftlich ist. Membranpumpen können nämlich den hohen Fördermengenbedarf an Reduktionsmittel in diesen Anwendungsfällen nicht oder zumindest nicht ohne weiteres bewältigen. Dieser kann vielmehr zumindest wirtschaftlich nur durch die Verwendung von Kolbenpumpen sichergestellt werden. Diese sind allerdings nicht bei niedrigen Temperaturen um den Gefrierpunkt oder unterhalb des Gefrierpunkts des verwendeten Reduktionsmittels einsetzbar, weil sie durch das sich beim Gefrieren ausdehnende Reduktionsmittel beschädigt oder sogar zerstört würden. To promote a reducing agent, such as a urea-water solution for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine diaphragm pumps are used in particular in the commercial vehicle sector. These have the advantage of not being damaged by freezing reductant at low temperatures because the elastic membrane can compensate for its volume increase. Typical reducing agents used in particular in the commercial vehicle sector have a freezing point of approximately -11 ° C. In the field of large engines, especially in marine applications, however, also reducing agents are common, which freeze at 0 ° C, for example, urea-water solutions with a urea content of 40%. At the same time shows that the use of diaphragm pumps in the field of large engines, especially those engines that have a larger capacity and higher performance than is usual in the commercial vehicle sector, is not possible or at least uneconomical. Namely, diaphragm pumps can not or at least do not easily manage the high delivery quantity of reducing agent in these applications. This can be ensured at least economically only by the use of piston pumps. However, these are not useful at low temperatures around the freezing point or below the freezing point of the reducing agent used because they would be damaged or even destroyed by the freezing reducing agent.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kolbenpumpe zu schaffen, welche die genannten Nachteile nicht aufweist. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzsystem und eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche ebenfalls die genannten Nachteile nicht aufweisen. The invention is therefore based on the object to provide a piston pump which does not have the disadvantages mentioned. The invention is also based on the object to provide an injection system and an internal combustion engine, which also do not have the disadvantages mentioned.

Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Kolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Diese weist wenigstens einen Zylinder auf, der einen Förderraum der Kolbenpumpe begrenzt, wobei in dem Zylinder ein Förderkolben oszillierbar aufgenommen ist. Der Förderkolben weist eine dem Förderraum zugewandte Stirnfläche auf. Auf diese Weise ist mittels der Kolbenpumpe in an sich bekannter Weise Reduktionsmittel durch die oszillierende Bewegung des Förderkolbens in dem Zylinder und der daraus folgenden, periodischen Volumenänderung des Förderraums förderbar. Die Kolbenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Stirnfläche des Förderkolbens zumindest bereichsweise nachgiebig ausgebildet ist. Dabei ist die Nachgiebigkeit so ausgestaltet, dass die Stirnfläche erst bei einer auf sie wirkenden Druckkraft zumindest bereichsweise nachgibt, die größer ist als eine im Betrieb der Kolbenpumpe auf die Stirnfläche wirkende Betriebs-Druckkraft. Dadurch, dass die Stirnfläche zumindest bereichsweise nachgiebig ausgebildet ist, ermöglicht sie eine Kompensation der Volumenzunahme des Reduktionsmittels beim Einfrieren. Das gefrierende Reduktionsmittel kann sich also in den Bereich der nachgebenden Stirnfläche hinein ausdehnen, sodass keine unzulässig hohen Kräfte auf die Kolbenpumpe wirken und diese nicht zerstört wird. Zugleich ist gewährleistet, dass die Kolbenpumpe im normalen Betrieb ungestört arbeitet, weil die Stirnfläche bei den im Pumpenbetrieb auftretenden Drücken nicht nachgibt. Somit verhält sich der Förderkolben im normalen Betrieb der Kolbenpumpe wie ein herkömmlicher Förderkolben, wobei er aber zugleich mit der nachgiebig ausgebildeten Stirnfläche einen Frostschutzmechanismus bereitstellt. Dadurch wird es möglich, die Kolbenpumpe auch bei niedrigen Temperaturen einzusetzen, bei denen jedenfalls die Gefahr des Einfrierens des Reduktionsmittels besteht. Zugleich kann die Kolbenpumpe bei Brennkraftmaschinen mit im Vergleich zum Nutzfahrzeugbereich großem Hubraum und/oder großer Leistung eingesetzt werden, beispielsweise in Marine-Anwendungen oder bei stationären Großmotoren. The object is achieved by providing a piston pump with the features of claim 1. This has at least one cylinder which limits a delivery chamber of the piston pump, wherein in the cylinder a delivery piston is received in an oscillatable manner. The delivery piston has an end face facing the delivery chamber. In this way, by means of the piston pump in a conventional manner reducing agent by the oscillating movement of the delivery piston in the cylinder and the consequent periodic volume change of the delivery chamber can be conveyed. The piston pump is characterized in that the end face of the delivery piston is at least partially compliant. In this case, the flexibility is designed such that the end face yields at least in regions only when the pressure force acting on it is greater than a working pressure force acting on the end face during operation of the piston pump. Characterized in that the end face is formed at least partially compliant, it allows a compensation of the volume increase of the reducing agent during freezing. The freezing reducing agent can thus expand into the region of the yielding end face, so that no unacceptably high forces act on the piston pump and this is not destroyed. At the same time it is ensured that the piston pump operates undisturbed in normal operation, because the end face does not yield at the pressures occurring in pump operation. Thus, during normal operation of the piston pump, the delivery piston behaves like a conventional delivery piston, but at the same time it provides an antifreeze mechanism with the compliant end face. This makes it possible to use the piston pump even at low temperatures, which in any case there is the risk of freezing of the reducing agent. At the same time, the piston pump can be used in internal combustion engines with compared to the commercial vehicle large displacement and / or high power, for example in marine applications or stationary large engines.

Die Volumenzunahme des Reduktionsmittels beim Gefrieren beträgt typischerweise ungefähr 10 %. The volume increase of the reducing agent upon freezing is typically about 10%.

Bevorzugt ist die Stirnfläche zumindest bereichsweise elastisch ausgebildet. Damit ist gewährleistet, dass der elastisch ausgebildete Bereich nach dem Wiederauftauen des Reduktionsmittels ohne weiteres vollständig in seine ursprüngliche Position zurückkehrt, die er vor dem Einfrieren des Reduktionsmittels eingenommen hat. Insbesondere nimmt die Stirnfläche ihre für den Normalbetrieb der Kolbenpumpe vorgesehene Form vollständig wieder ein. Preferably, the end face is at least partially elastic. This ensures that the elastically formed area after the thawing of the reducing agent readily returns completely to its original position, which it has taken before the freezing of the reducing agent. In particular, the end face takes her intended for normal operation of the piston pump shape completely again.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kolbenpumpe als Vorförderpumpe eines Einspritzsystems für Reduktionsmittel ausgebildet ist. Dabei dient die Vorförderpumpe der Förderung von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmittelreservoir zu einer Hochdruckpumpe. Die Vorförderpumpe ist vorzugsweise eingerichtet zur Förderung von mindestens 100 L/h an Reduktionsmittel, vorzugsweise bis höchstens 200 L/h, vorzugsweise von mindestens 120 L/h bis höchstens 150 L/h an Reduktionsmittel. Dies sind im Großmotorenbereich übliche Fördermengen für Reduktionsmittel. Bevorzugt ist die Vorförderpumpe eingerichtet zur Erzeugung eines Pumpendrucks im normalen Pumpenbetrieb von mindestens 1 bar bis höchstens 3 bar. Entsprechend beträgt die Betriebs-Druckkraft gerade die Kraft, welche bei mindestens 1 bar bis höchstens 3 bar auf die Stirnfläche des Förderkolbens wirkt. In a preferred embodiment, it is provided that the piston pump is designed as a prefeed pump of an injection system for reducing agent. The prefeed pump serves to deliver reducing agent from a reducing agent reservoir to a high-pressure pump. The prefeed pump is preferably designed to deliver at least 100 L / h of reducing agent, preferably up to at most 200 L / h, preferably from at least 120 L / h to at most 150 L / h of reducing agent. These are in the Large engine range conventional delivery rates for reducing agent. The prefeed pump is preferably set up to generate a pump pressure in normal pump operation of at least 1 bar to at most 3 bar. Accordingly, the operating pressure force is just the force which acts at least 1 bar to at most 3 bar on the end face of the delivery piston.

Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kolbenpumpe als Hochdruckpumpe eines Einspritzsystems für Reduktionsmittel ausgebildet ist. In diesem Fall ist die Kolbenpumpe vorzugsweise eingerichtet zur Erzeugung eines Pumpendrucks im Normalbetrieb von mindestens 5 bar bis höchstens 20 bar, vorzugsweise von mindestens 7 bar bis höchstens 15 bar, besonders bevorzugt von 10 bar. Entsprechend ist die Betriebs-Druckkraft bevorzugt die Kraft, die im Betrieb der Kolbenpumpe bei mindestens 5 bar bis höchstens 20 bar, vorzugsweise mindestens 7 bar bis höchstens 15 bar, bevorzugt bei 10 bar, auf die Stirnfläche des Förderkolbens wirkt. In another preferred embodiment, it is provided that the piston pump is designed as a high pressure pump of an injection system for reducing agent. In this case, the piston pump is preferably designed to generate a pump pressure in normal operation of at least 5 bar to at most 20 bar, preferably from at least 7 bar to at most 15 bar, particularly preferably of 10 bar. Accordingly, the operating pressure force is preferably the force which acts on the end face of the delivery piston during operation of the piston pump at at least 5 bar to at most 20 bar, preferably at least 7 bar to at most 15 bar, preferably at 10 bar.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist als Einkolbenpumpe ausgebildet, es weist also genau einen Zylinder und genau einen Kolben auf. Alternativ ist die Kolbenpumpe vorzugsweise als Zweikolbenpumpe ausgebildet, sie weist also genau zwei Zylinder mit genau zwei Förderkolben und somit auch genau zwei Förderräumen auf. Eine solche Zweikolbenpumpe wird bevorzugt als Vorförderpumpe bei einem Betriebsdruck von bis zu 3 bar verwendet. A preferred embodiment of the piston pump is designed as a single-piston pump, so it has exactly one cylinder and exactly one piston. Alternatively, the piston pump is preferably designed as a two-piston pump, so it has exactly two cylinders with exactly two delivery pistons and thus also exactly two delivery chambers. Such a two-piston pump is preferably used as a pre-feed pump at an operating pressure of up to 3 bar.

Ein Durchmesser des Förderkolbens beträgt bevorzugt von mindestens 15 mm bis höchstens 25 mm, vorzugsweise von mindestens 18 mm bis höchstens 22 mm. Besonders bevorzugt beträgt der Durchmesser des Förderkolbens einer Zweikolbenpumpe 18 mm, wobei der Durchmesser des Förderkolbens einer Einkolbenpumpe bevorzugt 22 mm beträgt. A diameter of the delivery piston is preferably from at least 15 mm to at most 25 mm, preferably from at least 18 mm to at most 22 mm. Particularly preferably, the diameter of the delivery piston of a two-piston pump is 18 mm, wherein the diameter of the delivery piston of a single-piston pump is preferably 22 mm.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Förderkolben an seiner Stirnfläche ein – in Längsrichtung des Förderkolbens gesehen – in eine Arbeitsposition vorgespanntes Stirnelement aufweist. Dabei weist das Stirnelement seinerseits zumindest einen Teil der Stirnfläche auf oder bildet zumindest einen Teil der Stirnfläche. Es ist entgegen der Vorspannung in eine Ausdehnposition verlagerbar, wenn die auf das Stirnelement wirkende Druckkraft die auf es wirkende Betriebs-Druckkraft übersteigt. Die Vorspannung ist so gewählt, dass das Stirnelement während des Betriebs der Kolbenpumpe in seiner Arbeitsposition verbleibt und nicht aus dieser heraus verlagert wird, insbesondere nicht in seine Ausdehnposition. Friert das Reduktionsmittel jedoch ein und dehnt sich in Folge dessen aus, wird das Stirnelement entgegen seiner Vorspannung durch die Volumenzunahme des Reduktionsmittels in seine Ausdehnposition verlagert, wodurch die Volumenzunahme des Reduktionsmittels kompensiert und eine Zerstörung der Kolbenpumpe vermieden wird. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the delivery piston has on its end face a - viewed in the longitudinal direction of the delivery piston - biased in a working position end element. In this case, the end element in turn has at least a part of the end face or forms at least a part of the end face. It is displaceable against the bias in an expansion position when the force acting on the end element pressure force exceeds acting on it operating pressure force. The bias is chosen so that the end element remains in its working position during operation of the piston pump and is not displaced out of this, in particular not in its Ausdehnposition. However, the reducing agent freezes and expands as a result, the end element is displaced against its bias by the increase in volume of the reducing agent in its expansion position, whereby the volume increase of the reducing agent compensated and destruction of the piston pump is avoided.

Eine Längsrichtung spricht hier und im Folgenden eine Richtung an, die sich entlang der Bewegungsrichtung des Förderkolbens im Betrieb der Kolbenpumpe erstreckt. Eine Umfangsrichtung ist eine Richtung, welche die Längsrichtung konzentrisch umgreift. Eine radiale Richtung steht senkrecht auf der Längsrichtung. A longitudinal direction here and in the following refers to a direction which extends along the direction of movement of the delivery piston during operation of the piston pump. A circumferential direction is a direction concentrically surrounding the longitudinal direction. A radial direction is perpendicular to the longitudinal direction.

Bevorzugt wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe, das sich dadurch auszeichnet, dass das Stirnelement als Druckplatte ausgebildet ist, wobei diese in dem Förderkolben verlagerbar geführt ist. Dies stellt eine konstruktiv einfache Ausgestaltung des Stirnelements dar. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Druckplatte – bis auf gegebenenfalls einen radial äußeren Anschlagsbereich – die gesamte Stirnfläche des Förderkolbens bildet. Insbesondere entspricht der Durchmesser der Druckplatte vorzugsweise einem Innendurchmesser einer in dem Förderkolben ausgebildeten Ausnehmung, in welcher die Druckplatte geführt ist. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Druckplatte randseitig wenigstens ein Dichtelement, vorzugsweise einen Dichtring, insbesondere einen O-Ring, aufweist, der dichtend an einer Innenwandung der Ausnehmung des Förderkolbens anliegt. Auf diese Weise bleibt die Ausnehmung in dem Förderkolben gegenüber dem Förderraum gedichtet, auch wenn die Druckplatte in ihre Ausdehnposition verlagert wird. Ein Eindringen von Reduktionsmittel in den Bereich der Ausnehmung hinter der Druckplatte wird so verhindert. Also preferred is an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the end element is designed as a pressure plate, which is guided displaceably in the delivery piston. This is a structurally simple embodiment of the Stirnelements. It is preferably provided that the pressure plate - except for optionally a radially outer stop region - forms the entire end face of the delivery piston. In particular, the diameter of the pressure plate preferably corresponds to an inner diameter of a recess formed in the delivery piston, in which the pressure plate is guided. It is preferably provided that the pressure plate edge has at least one sealing element, preferably a sealing ring, in particular an O-ring, which bears sealingly against an inner wall of the recess of the delivery piston. In this way, the recess remains sealed in the delivery piston relative to the delivery chamber, even if the pressure plate is displaced into its Ausdehnposition. Penetration of reducing agent in the region of the recess behind the pressure plate is thus prevented.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Stirnelement als Ausgleichskolben ausgebildet ist. Dieser ist verlagerbar in dem Förderkolben geführt. Auch in diesem Fall weist der Ausgleichskolben bevorzugt – gegebenenfalls bis auf einen radial außen angeordneten Anschlag – die gesamte Stirnfläche des Förderkolbens auf. Der Außendurchmesser des Ausgleichskolbens entspricht bevorzugt dem Außendurchmesser einer Ausnehmung in dem Förderkolben, in welcher der Ausgleichskolben verlagerbar geführt ist. Dabei weist der Ausgleichskolben radial außen an seinem Umfang vorzugsweise wenigstens ein Dichtelement auf, vorzugsweise einen Dichtring, insbesondere einen O-Ring, welches den Ausgleichskolben bevorzugt – in Umfangsrichtung gesehen – umgreift, wobei es an einer Innenwandung der Ausnehmung des Förderkolbens dichtend anliegt. Hierdurch wird ein Eindringen von Reduktionsmittel in den Bereich der Ausnehmung hinter dem Förderkolben verhindert. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the end element is designed as a balance piston. This is displaceable guided in the delivery piston. Also in this case, the balance piston preferably - possibly up to a radially outwardly disposed stop - the entire end face of the delivery piston on. The outer diameter of the compensating piston preferably corresponds to the outer diameter of a recess in the delivery piston in which the compensating piston is displaceably guided. In this case, the compensation piston radially outside of its circumference preferably at least one sealing element, preferably a sealing ring, in particular an O-ring, which surrounds the balance piston preferably - seen in the circumferential direction -, wherein it bears sealingly against an inner wall of the recess of the delivery piston. As a result, penetration of reducing agent is prevented in the region of the recess behind the delivery piston.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Förderkolben stirnseitig einen Anschlag aufweist, an dem das Stirnelement in der Arbeitsposition unter Vorspannung anliegt. Bevorzugt ist der Anschlag – in Umfangsrichtung gesehen – umlaufend ausgebildet, insbesondere als Ringbund. Es ist aber auch möglich, dass der Anschlag lediglich als radialer Vorsprung, beispielsweise in Form einer Nase, ausgebildet ist. In diesem Fall weist der Förderkolben stirnseitig bevorzugt mehr als einen Anschlag, besonders bevorzugt drei Anschläge auf, wobei die Anschläge vorzugsweise – in Umfangsrichtung gesehen – symmetrisch, also mit gleichen Winkelabständen zueinander, verteilt angeordnet sind. Durch den Anschlag ist die Arbeitsposition des Stirnelements definiert, da dieses unter Vorspannung gegen den Anschlag gedrängt wird, solange es nicht durch gefrierendes Reduktionsmittel aus der Arbeitsposition heraus entgegen der Vorspannung in die Ausdehnposition verlagert wird. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the delivery piston has an end face a stop on which the end element rests in the working position under prestress. Preferably, the stop - seen in the circumferential direction - circumferentially formed, in particular as a collar. But it is also possible that the stop is designed only as a radial projection, for example in the form of a nose. In this case, the delivery piston preferably has more than one stop, more preferably three stops, on the face side, the stops preferably being distributed symmetrically, ie at equal angular distances from each other, viewed in the circumferential direction. By the stop the working position of the Stirnelements is defined as this is urged under bias against the stop, as long as it is not displaced by freezing reducing agent from the working position against the bias in the Ausdehnposition.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass in dem Förderkolben ein Vorspannelement aufgenommen ist, wobei die Vorspannung durch das Vorspannelement in das Stirnelement eingeleitet wird. Das Vorspannelement ist dabei ausgebildet zur Einleitung einer Vorspannkraft in das Stirnelement, welche mindestens so groß ist wie die Betriebs-Druckkraft der Kolbenpumpe auf das Stirnelement. Vorzugsweise wird die Vorspannkraft des Vorspannelements größer als die maximal zu erwartende Betriebs-Druckkraft auf das Stirnelement gewählt, um sicher zu gewährleisten, dass dieses während des Betriebs der Kolbenpumpe in seiner Arbeitsposition verbleibt und erst dann aus dieser heraus in die Ausdehnposition verlagert wird, wenn eine Volumenzunahme durch gefrierendes Reduktionsmittel ausgeglichen werden muss. Dabei zeigt sich insbesondere, dass die aufgrund der Volumenzunahme des Reduktionsmittels beim Gefrieren auftretenden Kräfte sehr viel höher sind als die größte im Betrieb der Kolbenpumpe auftretende Betriebs-Druckkraft. Es ist insoweit ohne weiteres möglich, die Vorspannkraft des Vorspannelements größer einzustellen, als es der größtmöglichen Betriebs-Druckkraft auf das Stirnelement entspricht. Dabei wird die Vorspannkraft allerdings geringer gewählt als eine Grenzdruckkraft, bei deren Überschreitung eine Beschädigung der Kolbenpumpe durch gefrierendes Reduktionsmittel zu erwarten ist. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that in the delivery piston, a biasing element is received, wherein the bias is introduced by the biasing member in the end member. The biasing element is designed to initiate a biasing force in the end element, which is at least as large as the operating pressure force of the piston pump on the end element. Preferably, the biasing force of the biasing member is selected to be greater than the maximum expected operating pressure force on the end member to ensure that this remains during operation of the piston pump in its working position and only then moved out of this out into the Ausdehnposition, if Volume increase must be compensated by freezing reducing agent. This shows in particular that the forces occurring during freezing due to the increase in volume of the reducing agent are much higher than the largest occurring during operation of the piston pump operating pressure force. It is so far readily possible to set the biasing force of the biasing member greater than it corresponds to the maximum operating pressure force on the end element. However, the biasing force is chosen to be lower than a limit pressure force, beyond which damage to the piston pump is to be expected by freezing reducing agent.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Vorspannelement als Federelement ausgebildet ist. Dieses stützt sich vorzugsweise an einer der Stirnfläche – in Längsrichtung gesehen – abgewandten Stützfläche einerseits und an dem Stirnelement andererseits ab. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Federelement als Schraubenfeder ausgebildet, es ist aber auch jede andere geeignete Ausgestaltung des Federelements möglich. Es ist auch möglich, dass mehr als ein Federelement vorgesehen ist, wobei verschiedene Federelemente zueinander parallel und/oder in Reihe vorgesehen sein können. Dabei ist auch eine Kombination verschiedenartiger Federelemente miteinander möglich. Sind mehrere Federelemente vorgesehen, stützt sich bevorzugt wenigstens eines an der Stützfläche und wenigstens ein anderes an dem Stirnelement ab, sodass die Vorspannung zwischen der Stützfläche und dem Stirnelement aufgebaut wird. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the biasing element is designed as a spring element. This is preferably supported on one of the end face - seen in the longitudinal direction - facing away from the support surface on the one hand and on the end element on the other. In a preferred embodiment, the spring element is designed as a helical spring, but it is also possible any other suitable embodiment of the spring element. It is also possible that more than one spring element is provided, wherein different spring elements can be provided parallel to each other and / or in series. In this case, a combination of different spring elements is possible with each other. If a plurality of spring elements are provided, preferably at least one is supported on the support surface and at least one other on the end element, so that the prestress between the support surface and the end element is built up.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Vorspannelement als Klemmeinrichtung ausgebildet ist, durch welche das Stirnelement unter Vorspannung in seine Arbeitsposition geklemmt ist. Dabei wird die Vorspannkraft durch die Klemmeinrichtung aufgebracht, wobei diese zugleich nachgiebig ausgestaltet ist, sodass das Stirnelement durch gefrierendes Reduktionsmittel aus seiner Arbeitsposition in die Ausdehnposition verlagerbar ist. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the biasing element is designed as a clamping device through which the end element is clamped under pretension in its working position. In this case, the biasing force is applied by the clamping device, which is designed at the same time yielding, so that the end element is displaced by freezing reducing agent from its working position into the expansion position.

Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Vorspannelement von einer Schutzhülle – in Umfangsrichtung gesehen – umgriffen ist, wobei die Schutzhülle angeordnet und ausgebildet ist, um ein von der Schutzhülle umgriffenes Volumen von einem Bereich radial außerhalb der Schutzhülle zu isolieren. Bevorzugt reicht die Schutzhülle bis zu dem Stirnelement und ist besonders bevorzugt an diesem befestigt, sodass auch ein Übergangsbereich von dem Stirnelement zu dem Vorspannelement durch die Schutzhülle abgedichtet ist. Auf der – in Längsrichtung gesehen – dem Stirnelement abgewandten Seite des Vorspannelements reicht die Schutzhülle vorzugsweise bis zu der Stützfläche, wobei sie besonders bevorzugt mit dieser dicht verbunden und/oder an der Stützfläche befestigt ist. Durch die Schutzhülle ist es möglich, das Vorspannelement von eindringendem Reduktionsmittel freizuhalten beziehungsweise vor dem Reduktionsmittel zu schützen. Insbesondere definiert die Schutzhülle einen Raum, in dem das Vorspannelement angeordnet ist, wobei dieser Raum durch die Schutzhülle von seiner Umgebung isoliert ist. Die Schutzhülle ermöglicht auch eine Schmierung des Vorspannelements, wobei sie verhindert, dass das Reduktionsmittel in Kontakt mit dem zur Schmierung verwendeten Schmiermittel kommt. Finally, an embodiment of the piston pump is preferred, which is characterized in that the biasing element of a protective cover - seen in the circumferential direction - is embraced, wherein the protective sheath is arranged and adapted to a gripped by the protective envelope volume from a region radially outside of the protective cover isolate. Preferably, the protective cover extends to the end element and is particularly preferably attached thereto, so that a transition region from the end element to the biasing element is sealed by the protective cover. On the side of the pretensioning element facing away from the front element in the longitudinal direction, the protective cover preferably extends as far as the support surface, wherein it is particularly preferably tightly connected to the latter and / or fastened to the support surface. By the protective cover, it is possible to keep the biasing element from penetrating reducing agent or to protect it from the reducing agent. In particular, the protective cover defines a space in which the biasing element is located, this space being isolated from its environment by the protective cover. The protective cover also allows for lubrication of the biasing member, preventing the reducing agent from coming into contact with the lubricant used for lubrication.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schutzhülle als Membran ausgebildet. Es ist möglich, dass die Schutzhülle einen Kunststoff, insbesondere einen elastischen Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, Gummi, ein textiles Material, insbesondere ein Fasermaterial, beispielsweise ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gewirk, ein Gestrick, ein Wirrfaserflies, insbesondere aus Glasfasern, Metallfasern, Kunststofffasern, insbesondere Polyamid- oder Polyaramidfasern, oder einen faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem der genannten Fasermaterialien, aufweist, oder dass die Membran aus einem der genannten Materialien besteht. Dabei ist es auch möglich, dass die Membran mehrlagig ausgebildet ist. In a preferred embodiment, the protective cover is formed as a membrane. It is possible for the protective cover to comprise a plastic, in particular an elastic plastic, in particular an elastomer, rubber, a textile material, in particular a fiber material, for example a woven fabric, a braid, a knitted fabric, a knitted fabric, a random fiber fleece, in particular of glass fibers, metal fibers, plastic fibers, in particular polyamide or polyaramid fibers, or a fiber-reinforced plastic, in particular of one of the fiber materials mentioned, or the membrane consists of one of said materials. It is also possible that the membrane is multi-layered.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass der Förderkolben an seiner Stirnfläche ein nachgiebiges Trennelement aufweist, wobei das Trennelement zumindest einen Teil der Stirnfläche bildet, wobei das Trennelement einen in dem Förderkolben angeordneten Füllraum von dem Förderraum trennt. Dabei ist in dem Füllraum eine Füllung derart angeordnet, dass das Trennelement erst bei einer auf es gegen die Füllung wirkenden Druckkraft nachgibt, welche die Betriebs-Druckkraft der Kolbenpumpe auf das Trennelement übersteigt. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Trennelement im normalen Betrieb der Kolbenpumpe nicht nachgibt, wobei es zugleich durch seine Nachgiebigkeit einen Volumenausgleich für gefrierendes Reduktionsmittel ermöglicht, wenn das Reduktionsmittel in der Pumpe gefriert. Das Trennelement ist vorzugsweise elastisch ausgebildet. Vorteilhaft an der Ausgestaltung der Kolbenpumpe mit dem nachgiebigen Trennelement ist, dass dieses den Füllraum vollständig von dem Förderraum separiert, sodass auch bei Ausdehnung des gefrierenden Reduktionsmittels kein Reduktionsmittel in das Innere des Förderkolbens, hier also in den Füllraum, gelangen kann. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the delivery piston has on its end face a resilient separating element, wherein the separating element forms at least a part of the end face, wherein the separating element separates a arranged in the delivery piston filling chamber of the delivery chamber. In this case, a filling is arranged in the filling space such that the separating element yields only when acting on it against the filling pressure force which exceeds the operating pressure force of the piston pump to the separating element. In this way it is ensured that the separating element does not give in the normal operation of the piston pump, while at the same time allowing by its flexibility a volume balance for freezing reducing agent when the reducing agent freezes in the pump. The separating element is preferably elastic. An advantage of the design of the piston pump with the yielding separating element is that it completely separates the filling chamber from the delivery chamber, so that even with expansion of the freezing reducing agent, no reducing agent can reach the interior of the delivery piston, in this case the filling space.

Hierzu ist das Trennelement stirnseitig bevorzugt derart an dem Förderkolben befestigt, dass es durch das gefrierende Reduktionsmittel vorzugsweise elastisch in Richtung des Füllraums gegen die Füllung eingewölbt wird, wodurch das Ausgleichsvolumen für das gefrierende Reduktionsmittel bereitgestellt wird. Zugleich dichtet das Trennelement den Füllraum gegenüber dem Förderraum. For this purpose, the separating element is preferably attached to the end face of the delivery piston such that it is preferably bulged elastically in the direction of the filling space against the filling by the freezing reducing agent, thereby providing the compensating volume for the freezing reducing agent. At the same time, the separating element seals the filling space with respect to the delivery chamber.

Besonders bevorzugt ist das Trennelement über die gesamte Stirnseite des Förderkolbens gespannt, wobei es radial außen derart an dem Förderkolben befestigt ist, dass es vollständig die Stirnfläche des Förderkolbens bereitstellt. Particularly preferably, the separating element is stretched over the entire end face of the delivery piston, wherein it is radially outwardly attached to the delivery piston such that it completely provides the end face of the delivery piston.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist als Füllung ein unter Druck vorgespanntes Fluid in dem Füllraum angeordnet. Durch den Druck des Fluids in dem Füllraum wird das Trennelement unter Vorspannung gesetzt. Dabei ist der Druck des Fluids vorzugsweise mindestens gleich groß, vorzugsweise größer gewählt als ein größter im Betrieb der Kolbenpumpe auftretender Betriebsdruck. Auf diese Weise wird gewährleistet, dass das Trennelement im Betrieb der Kolbenpumpe nicht verformt wird. Zugleich ist der Druck des Fluids vorzugsweise so gewählt, dass er kleiner ist als ein vorherbestimmter Grenzdruck, bei dessen Überschreitung eine Beschädigung oder gar Zerstörung der Kolbenpumpe zu erwarten ist. Das Trennelement kann daher nachgeben, wenn Reduktionsmittel in der Kolbenpumpe gefriert und sich deswegen das Reduktionsmittelvolumen in dem Förderraum ausdehnt. In a preferred embodiment of the piston pump is arranged as a filling under pressure biased fluid in the filling space. By the pressure of the fluid in the filling space, the separating element is biased. In this case, the pressure of the fluid is preferably at least the same size, preferably chosen to be greater than a maximum occurring during operation of the piston pump operating pressure. In this way it is ensured that the separating element is not deformed during operation of the piston pump. At the same time, the pressure of the fluid is preferably selected so that it is smaller than a predetermined limit pressure, beyond which damage or even destruction of the piston pump is to be expected. The separating element can therefore give way when reducing agent freezes in the piston pump and therefore expands the volume of reducing agent in the conveying space.

Es wird ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Füllung ein Gas aufweist, insbesondere als Gas ausgebildet ist. Vorzugsweise weist die Füllung ein inertes Gas auf oder besteht aus einem inerten Gas, wobei das inerte Gas vorzugsweise ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus Stickstoff, Luft, einem Edelgas, insbesondere Argon, und Kohlendioxid. Hierbei handelt es sich um übliche Inertgase, die gefahrlos zu verwenden und kostengünstig bereitzustellen sind. An embodiment of the piston pump is preferred, which is characterized in that the filling comprises a gas, in particular is formed as a gas. Preferably, the filling comprises an inert gas or consists of an inert gas, wherein the inert gas is preferably selected from a group consisting of nitrogen, air, a noble gas, in particular argon, and carbon dioxide. These are conventional inert gases that are safe to use and inexpensive to provide.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Füllung eine kompressible Flüssigkeit aufweist, wobei sie vorzugsweise als kompressible Flüssigkeit ausgebildet ist beziehungsweise aus einer kompressiblen Flüssigkeit besteht. Dabei spricht der Begriff „kompressibel“ hier an, dass die Flüssigkeit unter den in dem Füllraum herrschenden Bedingungen, insbesondere bei dem in dem Füllraum herrschenden Druck, kompressibel ist. Ein Ausmaß der hier bevorzugten Kompressibilität wird bestimmt durch die zu erwartende Volumenausdehnung des gefrierenden Reduktionsmittels und der hierdurch bedingten Volumenkompensation durch Einwölbung des Trennelements in den Füllraum. Typischerweise muss dabei eine Kompressibilität der Flüssigkeit um ein Volumen möglich sein, das etwa 10 % des Volumens des Förderraums entspricht, weil sich das gefrierende Reduktionsmittel um etwa 10 % seines Volumens in flüssigem Zustand ausdehnt. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the filling has a compressible liquid, wherein it is preferably formed as a compressible liquid or consists of a compressible liquid. The term "compressible" here refers to the fact that the liquid is compressible under the conditions prevailing in the filling space, in particular at the pressure prevailing in the filling space. A degree of the compressibility preferred here is determined by the expected volume expansion of the freezing reducing agent and the resulting volume compensation by buckling of the separating element into the filling space. Typically, a compressibility of the liquid must be possible by a volume which corresponds to about 10% of the volume of the delivery chamber, because the freezing reducing agent expands by about 10% of its volume in the liquid state.

Bevorzugt handelt es sich bei der kompressiblen Flüssigkeit um ein Öl, besonders bevorzugt ist die kompressible Flüssigkeit ein Hydrauliköl. Preferably, the compressible liquid is an oil, more preferably the compressible liquid is a hydraulic oil.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die Füllung einen Schaum, insbesondere einen Hartschaum, einen geschlossen-porigen Schaum, einen Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, Gummi, lose Kunststoff-Partikel, insbesondere Styropor-Partikel, besonders bevorzugt Styropor-Kugeln, aufweist, wobei die Füllung besonders bevorzugt aus einem der genannten Materialien besteht. Bei den genannten Materialien handelt es sich um kompressible Feststoffe. Die Verwendung eines kompressiblen Feststoffs ist vorteilhaft, weil eine dem Betriebsdruck der Kolbenpumpe entgegenwirkende Kraft auf das Trennelement allein durch die mechanischen Eigenschaften des verwendeten kompressiblen Feststoffs bereitgestellt werden kann, ohne dass es zwingend eines Überdrucks in dem Füllraum bedarf. Dies ist unter Sicherheitsaspekten günstig. Selbst wenn der kompressible Feststoff – oder auch eine Mischung verschiedener kompressibler Feststoffe – unter Druck in dem Füllraum vorgespannt ist, kommt es bei einer Beschädigung oder bei einem Reißen des Trennelements nicht zu einer explosionsartigen Freisetzung von Material, sondern vielmehr lediglich zu einer geringfügigen Ausdehnung des kompressiblen Feststoffs. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the filling is a foam, in particular a rigid foam, a closed-porous foam, a plastic, in particular an elastomer, rubber, loose plastic particles, in particular Styrofoam particles, especially preferably Styrofoam balls, wherein the filling particularly preferably consists of one of said materials. The materials mentioned are compressible solids. The use of a compressible solid is advantageous because a Operating pressure of the piston pump counteracting force can be provided to the separating element solely by the mechanical properties of the compressible solid used without it necessarily requires an overpressure in the filling space. This is favorable under safety aspects. Even if the compressible solid - or even a mixture of different compressible solids - is biased under pressure in the filling space, damage or tearing of the separating element will not result in an explosive release of material, but rather only a slight expansion of the compressible one solid.

Die Kompressibilität kann dabei zum einen durch das Material des Feststoffs selbst und zum anderen aber auch durch dessen in dem Füllraum vorliegende Form vorgegeben sein. Beispielsweise ist es bei der Verwendung von getrennten Partikeln, insbesondere von Styropor-Kugeln, möglich, dass diese durch das sich in den Füllraum einwölbende Trennelement – zusätzlich zu einer Kompression der Kugeln selbst – in eine dichtere Packung gedrängt und dadurch insgesamt komprimiert werden. Taut das Reduktionsmittel auf, wird das Trennelement in seine ursprüngliche Lage zurückgedrängt, weil sich die einzelnen Partikel zum einen wieder ausdehnen, wobei sie zum anderen bestrebt sind, ihre weniger dichte Packung wieder einzunehmen. The compressibility can be given on the one hand by the material of the solid itself and on the other hand also by its present in the filling space form. For example, when using separate particles, in particular styrofoam balls, it is possible that they are forced into a denser packing by the separating element bulging into the filling space, in addition to a compression of the balls themselves, and thus are compressed as a whole. If the reducing agent dews, the separating element is forced back into its original position, because the individual particles expand again on the one hand, while on the other hand they endeavor to recover their less dense packing.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass das Trennelement als Membran ausgebildet ist. Es weist in diesem Fall besonders günstige elastische Eigenschaften auf, wobei zugleich der Füllraum effizient gegenüber dem Förderraum gedichtet ist. It is also preferred an embodiment of the piston pump, which is characterized in that the separating element is designed as a membrane. It has in this case particularly favorable elastic properties, wherein at the same time the filling space is sealed against the pumping space efficiently.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe ist vorgesehen, dass das Trennelement ein Material aufweist oder aus einem Material besteht, das ausgewählt ist aus einer Gruppe bestehend aus einem elastischen Kunststoff, insbesondere einem Elastomer, Gummi, einem textilen Material, insbesondere einem Fasermaterial, beispielsweise einem Gewebe, einem Geflecht, einem Gewirk, einem Gestrick, einem Wirrfaserflies, insbesondere aus Glasfasern, Metallfasern, Kunststofffasern, insbesondere Polyamid- oder Polyaramidfasern, einem imprägnierten textilen Material, und einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus einem der genannten Fasermaterialien. Es ist auch möglich, dass das Trennelement einlagig oder mehrlagig ausgebildet ist, wobei es insbesondere eine Kombination der zuvor genannten Materialien aufweisen oder aus einer solchen Kombination bestehen kann. Die hier genannten Materialien weisen eine besonders hohe Stabilität gegenüber Hochdruck auf, was wichtig ist, damit das Trennelement nicht entweder durch den in dem Füllraum herrschenden Druck oder durch den Druck des gefrierenden Reduktionsmittels beschädigt oder zerstört wird. In a preferred embodiment of the piston pump is provided that the separating element comprises a material or consists of a material which is selected from a group consisting of an elastic plastic, in particular an elastomer, rubber, a textile material, in particular a fiber material, for example a fabric , a braid, a knitted fabric, a knitted fabric, a random fiber fleece, in particular of glass fibers, metal fibers, plastic fibers, in particular polyamide or polyaramid fibers, an impregnated textile material, and a fiber-reinforced plastic, in particular of one of the fiber materials. It is also possible for the separating element to be single-layered or multi-layered, in particular having a combination of the aforementioned materials or consisting of such a combination. The materials mentioned here have a particularly high stability to high pressure, which is important so that the separating element is not damaged or destroyed either by the pressure prevailing in the filling space or by the pressure of the freezing reducing agent.

Die Aufgabe wird auch gelöst, indem ein Einspritzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 geschaffen wird. Das Einspritzsystem, welches ausgebildet ist zum Einbringen von Reduktionsmittel in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine weist eine Kolbenpumpe nach einem der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele auf. Damit verwirklichen sich für das Einspritzsystem die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Kolbenpumpe erläutert wurden. The object is also achieved by providing an injection system having the features of claim 9. The injection system, which is designed to introduce reducing agent into an exhaust line of an internal combustion engine, has a piston pump according to one of the previously described embodiments. This realizes for the injection system, the advantages that have already been explained in connection with the piston pump.

Schließlich wird die Aufgabe auch gelöst, indem eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10 geschaffen wird. Diese weist ein Einspritzsystem nach dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel auf. Somit ergeben sich für die Brennkraftmaschine die Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit der Kolbenpumpe erläutert wurden. Finally, the object is also achieved by providing an internal combustion engine having the features of claim 10. This has an injection system according to the embodiment described above. Thus, for the internal combustion engine, the advantages that have already been explained in connection with the piston pump.

Es wird eine Brennkraftmaschine bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass ihre Nennleistung mindestens 560 kW beträgt. Vorzugsweise beträgt die Nennleistung der Brennkraftmaschine bis höchstens 20.000 kW, vorzugsweise bis höchstens 10.000 kW, vorzugsweise bis höchstens 7.500 kW, vorzugsweise bis höchstens 6.000 kW, vorzugsweise bis höchstens 5.000 kW, vorzugsweise 4.000 kW, besonders bevorzugt 4.300 kW. Der hier angesprochene Leistungsbereich entspricht einer als Großmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine. In Zusammenhang mit solchen Brennkraftmaschinen verwirklichen sich in besonderer Weise die Vorteile der Kolbenpumpe, weil ihr Einsatz im Gegensatz zu Membranpumpen in einfacher und kostengünstiger Weise die Förderung von Reduktionsmittelmengen ermöglicht, die bei Großmotoren typisch sind. An internal combustion engine is preferred, which is characterized in that its rated power is at least 560 kW. The rated output of the internal combustion engine is preferably at most 20,000 kW, preferably at most 10,000 kW, preferably at most 7,500 kW, preferably at most 6,000 kW, preferably at most 5,000 kW, preferably 4,000 kW, particularly preferably 4,300 kW. The power range addressed here corresponds to an engine designed as a large engine. In connection with such internal combustion engines, the advantages of the piston pump are realized in a special way because, in contrast to diaphragm pumps, their use makes it possible to deliver quantities of reducing agent in a simple and cost-effective manner, which are typical in large engines.

Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Hubkolbenmotor ausgebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Hubkolbenmotor mindestens 6 Zylinder, bevorzugt mindestens 8 Zylinder, vorzugsweise bis höchstens 20 Zylinder, auf. The internal combustion engine is preferably designed as a reciprocating engine. In a preferred embodiment, the reciprocating engine has at least 6 cylinders, preferably at least 8 cylinders, preferably up to at most 20 cylinders.

Schließlich wird eine Brennkraftmaschine bevorzugt, sie sich dadurch auszeichnet, dass ein Hubraum der Brennkraftmaschine von mindestens 1,5 Liter bis höchstens 30 Liter, vorzugsweise von mindestens 2 Liter bis 18 Liter pro Zylinder beträgt. Finally, an internal combustion engine is preferred, it is characterized in that a displacement of the internal combustion engine of at least 1.5 liters to at most 30 liters, preferably from at least 2 liters to 18 liters per cylinder.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dient die Brennkraftmaschine dem Antrieb insbesondere schwerer Land- oder Wasserfahrzeuge, beispielsweise von Minenfahrzeugen, Zügen, wobei die Brennkraftmaschine in einer Lokomotive oder einem Triebwagen eingesetzt wird, oder von Schiffen. Auch ein Einsatz der Brennkraftmaschine zum Antrieb eines der Verteidigung dienenden Fahrzeugs, beispielsweise eines Panzers, ist möglich. Ein Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise auch stationär, beispielsweise zur stationären Energieversorgung im Notstrombetrieb, Dauerlastbetrieb oder Spitzenlastbetrieb eingesetzt, wobei die Brennkraftmaschine in diesem Fall vorzugsweise einen Generator antreibt. Auch eine stationäre Anwendung der Brennkraftmaschine zum Antrieb von Hilfsaggregaten, beispielsweise von Feuerlöschpumpen auf Bohrinseln, ist möglich. Weiterhin ist eine Anwendung der Brennkraftmaschine im Bereich der Förderung fossiler Roh- und insbesondere Brennstoffe, beispielswiese Öl und/oder Gas, möglich. Auch eine Verwendung der Brennkraftmaschine im industriellen Bereich oder im Konstruktionsbereich, beispielsweise in einer Konstruktions- oder Baumaschine, zum Beispiel in einem Kran oder einem Bagger, ist möglich. Die Brennkraftmaschine ist vorzugsweise als Dieselmotor, als Benzinmotor, als Gasmotor zum Betrieb mit Erdgas, Biogas, Sondergas oder einem anderen geeigneten Gas, ausgebildet. Insbesondere wenn die Brennkraftmaschine als Gasmotor ausgebildet ist, ist sie für den Einsatz in einem Blockheizkraftwerk zur stationären Energieerzeugung geeignet. In a preferred embodiment, the internal combustion engine is used to drive in particular heavy land or water vehicles, such as mine vehicles, trains, the internal combustion engine is used in a locomotive or a railcar, or ships. Also a use of the internal combustion engine for Propulsion of a defense vehicle, such as a tank, is possible. An exemplary embodiment of the internal combustion engine is preferably also stationary, for example, used for stationary power supply in emergency operation, continuous load operation or peak load operation, the internal combustion engine in this case preferably drives a generator. A stationary application of the internal combustion engine for driving auxiliary equipment, such as fire pumps on oil rigs, is possible. Furthermore, an application of the internal combustion engine in the field of promoting fossil raw materials and in particular fuels, for example oil and / or gas, possible. It is also possible to use the internal combustion engine in the industrial sector or in the field of construction, for example in a construction or construction machine, for example in a crane or an excavator. The internal combustion engine is preferably designed as a diesel engine, as a gasoline engine, as a gas engine for operation with natural gas, biogas, special gas or another suitable gas. In particular, when the internal combustion engine is designed as a gas engine, it is suitable for use in a cogeneration plant for stationary power generation.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. Showing:

1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kolbenpumpe, und 1 a schematic representation of a first embodiment of a piston pump, and

2 eine entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Kolbenpumpe. 2 a corresponding representation of a second embodiment of the piston pump.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Kolbenpumpe 1, die eingerichtet ist zur Förderung eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung, insbesondere in einem Einspritzsystem 3, welches wiederum eingerichtet ist zum Einbringen von Reduktionsmittel in einen Abgasstrang einer Brennkraftmaschine 5. Die Kolbenpumpe 1 weist einen Zylinder 7 auf, der in an sich bekannter Weise einen Förderraum 9 begrenzt. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a piston pump 1 , which is adapted to promote a reducing agent for the exhaust aftertreatment, in particular in an injection system 3 , which in turn is adapted to introduce reducing agent into an exhaust line of an internal combustion engine 5 , The piston pump 1 has a cylinder 7 on, in a conventional manner a pumping room 9 limited.

In dem Zylinder 7 ist ein Förderkolben 11 oszillierbar aufgenommen, wobei die im Betrieb der Kolbenpumpe 1 oszillierende Bewegung des Förderkolbens 11 in dem Zylinder 7 hier durch einen Doppelpfeil P schematisch angedeutet ist. In the cylinder 7 is a delivery piston 11 recorded in an oscillatory manner, wherein the operation of the piston pump 1 oscillating movement of the delivery piston 11 in the cylinder 7 here indicated schematically by a double arrow P.

Der Förderkolben 11 weist eine dem Förderraum 9 zugewandte Stirnfläche 13 auf. The delivery piston 11 has a delivery room 9 facing end face 13 on.

Die Stirnfläche 13 ist hier zumindest bereichsweise nachgiebig ausgebildet, indem der Förderkolben 11 an der Stirnfläche 13 ein Stirnelement 15 aufweist, welches hier – bis auf den Bereich eines Anschlags 17 – die Stirnfläche 13 bildet. Das Stirnelement 15 ist hier als Druckplatte ausgebildet. Alternativ ist es möglich, dass das Stirnelement 15 als Ausgleichskolben ausgebildet ist. Jedenfalls ist das Stirnelement 15 in dem Förderkolben 11 verlagerbar geführt. The face 13 Here is at least partially compliant formed by the delivery piston 11 at the frontal area 13 a front element 15 which here - except for the area of a stop 17 - the face 13 forms. The forehead element 15 is designed here as a pressure plate. Alternatively, it is possible that the end element 15 is designed as a balance piston. Anyway, the front element 15 in the delivery piston 11 displaced led.

In dem Förderkolben 11 ist ein Vorspannelement 19 angeordnet, das hier als Schraubenfeder ausgebildet ist. Durch das Vorspannelement 19, das sich an einer der Stirnfläche 13 – in Längsrichtung des Zylinders 7 und damit zugleich des Förderkolbens 11 gesehen – abgewandten Stützfläche 21 einerseits und an dem Stirnelement 15 andererseits abstützt, wird eine Vorspannung in das Stirnelement 15 eingeleitet, durch welche dieses gegen den Anschlag 17 gedrängt wird, wo es im Betrieb der Kolbenpumpe 1 unter Vorspannung in einer Arbeitsposition anliegt. In the delivery piston 11 is a biasing element 19 arranged, which is designed here as a helical spring. By the biasing element 19 that is on one of the frontal surface 13 - in the longitudinal direction of the cylinder 7 and thus at the same time the delivery piston 11 seen - remote support surface 21 on the one hand and on the front element 15 supported on the other hand, is a bias in the end element 15 initiated, by which this against the attack 17 is crowded where it is in operation of the piston pump 1 biased in a working position.

Dabei ist die durch das Vorspannelement 19 in das Stirnelement 15 eingeleitete Vorspannkraft so abgestimmt, dass sie größer ist als eine größte im Betrieb der Kolbenpumpe 1 auftretende, auf das Stirnelement 15 wirkende Druckkraft. Dadurch ist gewährleistet, dass dieses während des Betriebs der Kolbenpumpe 1 stets in seiner Arbeitsposition angeordnet ist, sodass ein störungsfreier Betrieb der Kolbenpumpe 1 mit definiertem Förderdruck und Fördervolumen möglich ist. It is the through the biasing element 19 in the forehead element 15 introduced biasing force is adjusted so that it is greater than a largest in the operation of the piston pump 1 occurring, on the front element 15 acting pressure force. This ensures that this during operation of the piston pump 1 is always arranged in its working position, so that a trouble-free operation of the piston pump 1 with defined delivery pressure and delivery volume is possible.

Friert jedoch das Reduktionsmittel in dem Förderraum 9 ein, wobei es sich ausdehnt, wirkt eine deutlich höhere Druckkraft in Richtung eines Pfeils P‘ auf die Stirnfläche 13. Dabei ist die Vorspannkraft des Vorspannelements 19 so abgestimmt, dass das Stirnelement 15 durch das gefrierende Reduktionsmittel entgegen der Vorspannung aus seiner Arbeitsposition in eine Ausdehnposition gedrängt wird. Daher kann sich das Volumen des Reduktionsmittels ausdehnen, sodass eine unzulässig hohe Druckbelastung der Kolbenpumpe 1 und deren Beschädigung oder Zerstörung infolge gefrierenden Reduktionsmittels vermieden wird. However, freezes the reducing agent in the delivery chamber 9 a, where it expands, a significantly higher pressure force acts in the direction of an arrow P 'on the end face 13 , Here is the biasing force of the biasing member 19 tuned so that the front element 15 is urged by the freezing reducing agent against the bias from its working position into an expansion position. Therefore, the volume of the reducing agent can expand, so that an impermissibly high pressure load of the piston pump 1 and their damage or destruction due to freezing reductant is avoided.

Die Vorspannkraft des Vorspannelements 19 ist dabei insbesondere so eingestellt, dass sie jedenfalls kleiner ist als eine Grenzdruckkraft auf das Stirnelement 15, bei deren Überschreitung eine Beschädigung oder Zerstörung der Kolbenpumpe 1 zu befürchten wäre. The biasing force of the biasing element 19 is in particular set so that it is in any case smaller than a limit pressure force on the front element 15 if exceeded, damage or destruction of the piston pump 1 to be feared.

Vorzugsweise ist das Vorspannelement 19 von einer Schutzhülle 23 umgriffen, durch die ein von der Schutzhülle 23 umgriffenes Volumen 25 von einem Bereich außerhalb der Schutzhülle 23 isoliert ist. Dadurch wird zum einen das Volumen 25 von Reduktionsmittel freigehalten, zum anderen ist es möglich, in dem Volumen 25 ein Schmiermittel zur Schmierung des Vorspannelements 19 und gegebenenfalls auch des Stirnelements 15 vorzusehen, wobei zugleich verhindert wird, dass das Schmiermittel in Kontakt mit dem Reduktionsmittel kommt. Preferably, the biasing element 19 from a protective cover 23 enveloped by the one of the protective cover 23 embraced volume 25 from an area outside the protective cover 23 is isolated. As a result, on the one hand, the volume 25 on the other hand it is possible in the volume 25 a lubricant for lubricating the biasing member 19 and possibly also the Stirnelements 15 to provide, while preventing the lubricant comes into contact with the reducing agent.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Kolbenpumpe 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Der Förderkolben 11 weist hier an seiner Stirnfläche 13 ein nachgiebiges Trennelement 27 auf, welches hier derart an dem Förderkolben 11 befestigt ist, dass es die Stirnfläche 13 vollständig bereitstellt beziehungsweise bildet. Das Trennelement 27 trennt einen in dem Förderkolben 11 angeordneten Füllraum 29 von dem Förderraum 9. Dabei ist in dem Füllraum 29 eine Füllung 31 derart angeordnet, dass das Trennelement 27 erst bei einer auf die Stirnfläche 13 wirkenden Druckkraft gegen die Füllung 31 nachgibt, die eine im Betrieb der Kolbenpumpe 1 auftretende Betriebs-Druckkraft auf die Stirnfläche 13 übersteigt. 2 shows a schematic representation of a second embodiment of the piston pump 1 , Identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the preceding description. The delivery piston 11 points here on his face 13 a resilient separating element 27 on, which here on the delivery piston 11 it is fastened that it is the end face 13 completely or makes available. The separating element 27 separates one in the delivery piston 11 arranged filling space 29 from the pump room 9 , It is in the filling room 29 a filling 31 arranged such that the separating element 27 only at one on the face 13 acting pressure force against the filling 31 yields, the one in operation of the piston pump 1 occurring operating pressure force on the face 13 exceeds.

Während eines Betriebs der Kolbenpumpe 1 wird demnach das Trennelement 13 durch die Füllung 31 gegen den in dem Förderraum 9 herrschenden Betriebsdruck in Form gehalten, vorzugsweise in möglichst flacher Form, sodass die Stirnfläche 13 im Betrieb der Kolbenpumpe 1 möglichst eben ist, wobei das Trennelement 27 durch den Druck von in dem Förderraum 9 einfrierendem Reduktionsmittel gegen die Füllung 31 zum Inneren des Füllraums 29 hin eingewölbt werden kann, wodurch es eine Volumenkompensation für das gefrierende Reduktionsmittel bereitstellt. During operation of the piston pump 1 thus becomes the separating element 13 through the filling 31 against the in the pump room 9 prevailing operating pressure maintained in shape, preferably in the most flat possible shape, so that the end face 13 during operation of the piston pump 1 is as even as possible, wherein the separating element 27 by the pressure of in the delivery room 9 freezing reductant against the filling 31 to the interior of the filling space 29 can be vaulted, thereby providing a volume compensation for the freezing reductant.

Das zweite Ausführungsbeispiel mit dem Trennelement 27 ist insoweit vorteilhaft, als der Füllraum 29 durch das Trennelement 27 vollständig von dem Förderraum 9 separiert ist. Es kann daher kein Reduktionsmittel in den Förderkolben 11 eintreten. The second embodiment with the separating element 27 is advantageous insofar as the filling space 29 through the separating element 27 completely from the pump room 9 is separated. It can therefore no reducing agent in the delivery piston 11 enter.

Als Füllung 31 ist in dem Füllraum 29 vorzugsweise ein unter Druck vorgespanntes Fluid, insbesondere ein Gas, angeordnet. Der Druck des Fluids ist dabei vorzugsweise größer als der in dem Förderraum 9 im Betrieb der Kolbenpumpe 1 maximal auftretende Betriebsdruck. Er ist bevorzugt kleiner als ein Grenzdruck, der in dem Förderraum 9 nicht überschritten werden darf, ohne dass mit einer Beschädigung oder Zerstörung der Kolbenpumpe 1 zu rechnen ist. As a filling 31 is in the filling room 29 preferably a pressurized fluid under pressure, in particular a gas arranged. The pressure of the fluid is preferably greater than that in the delivery chamber 9 during operation of the piston pump 1 maximum operating pressure. It is preferably smaller than a limiting pressure in the delivery chamber 9 may not be exceeded without damaging or destroying the piston pump 1 is to be expected.

Es ist auch möglich, dass als Füllung 31 eine kompressible Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, besonders bevorzugt ein Hydrauliköl verwendet wird. It is also possible that as a filling 31 a compressible liquid, in particular an oil, particularly preferably a hydraulic oil is used.

Weiterhin ist es möglich, dass als Füllung 31 ein Schaum, insbesondere ein Hartschaum, ein geschlossen-poriger Schaum, ein Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, Gummi, oder auch eine Materialschüttung, beispielsweise lose Kunststoff-Partikel, insbesondere Styropor-Partikel und ganz besonders Styropor-Kugeln, verwendet wird. Furthermore, it is possible that as a filling 31 a foam, in particular a rigid foam, a closed-pore foam, a plastic, in particular an elastomer, rubber, or a bed of material, for example loose plastic particles, in particular polystyrene particles and very particularly styrofoam balls, is used.

Das Trennelement 13 ist besonders bevorzugt als Membran ausgebildet. Bevorzugt weist es einen elastischen Kunststoff, insbesondere ein Elastomer, Gummi, ein textiles Material, insbesondere ein Fasermaterial, insbesondere ein Gewebe, ein Geflecht, ein Gewirk, ein Gestrick oder ein Wirrfaserflies, insbesondere aus Glasfasern, Metallfasern, Kunststofffasern, insbesondere Polyamid- oder Polyaramidfasern, oder ein imprägniertes Material, beispielsweise einen faserverstärkten Kunststoff, insbesondere mit Glasfasern, Kunststofffasern wie Polyamid- oder Polyaramid-Fasern, Metallfasern, oder anderen geeigneten Fasern auf. Es ist auch möglich, dass das Trennelement 13 aus einem der genannten Materialien besteht. Weiterhin ist es möglich, dass das Trennelement ein- oder mehrlagig ausgebildet ist. The separating element 13 is particularly preferably formed as a membrane. It preferably has an elastic plastic, in particular an elastomer, rubber, a textile material, in particular a fiber material, in particular a woven fabric, a braid, a knitted fabric, a knitted fabric or a random fiber fleece, in particular of glass fibers, metal fibers, plastic fibers, in particular polyamide or polyaramid fibers , or an impregnated material, for example a fiber-reinforced plastic, in particular with glass fibers, plastic fibers such as polyamide or polyaramid fibers, metal fibers, or other suitable fibers. It is also possible that the separating element 13 consists of one of the materials mentioned. Furthermore, it is possible that the separating element is formed in one or more layers.

Insgesamt zeigt sich, dass die Kolbenpumpe 1 auch bei tiefen Temperaturen zur Förderung eines Reduktionsmittels für die Abgasnachbehandlung einer Brennkraftmaschine zerstörungsfrei einsetzbar ist, wobei sie besonders bevorzugt in Zusammenhang mit Großmotoren, insbesondere Großdieselmotoren, eingesetzt wird. Overall, it turns out that the piston pump 1 Even at low temperatures to promote a reducing agent for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine is non-destructive use, and it is particularly preferably used in conjunction with large engines, especially large diesel engines.

Claims

Piston pump ( 1 ) for promoting a reducing agent for the exhaust aftertreatment of an internal combustion engine ( 5 ) with at least one delivery chamber ( 9 ) of the piston pump ( 1 ) limiting cylinder ( 7 ), in which a delivery piston ( 11 ) is received oscillatably, wherein the delivery piston ( 11 ) one the delivery room ( 9 ) facing end face ( 13 ), characterized in that the end face ( 13 ) is at least partially compliant formed such that the end face ( 13 ) at least partially yields, when a compressive force acts on them, the one during operation of the piston pump ( 1 ) on the face ( 13 ) exceeds operating operating force.

Piston pump ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the delivery piston ( 11 ) on its end face ( 13 ) - in the longitudinal direction of the delivery piston ( 11 ) - biased in a working position end element ( 15 ), wherein the end element ( 15 ) at least a part of the end face ( 13 ), wherein the end element ( 15 ) is displaceable against the bias in an expansion position, when the on the front element ( 15 ) acting pressure force exceeds the operating pressure force on it.

Piston pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the front element ( 15 ) is formed as a pressure plate or compensating piston, wherein the end element ( 15 ) in the delivery piston ( 11 ) is guided relocatable.

Piston pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the delivery piston ( 11 ) an end stop ( 17 ), on which the end element ( 15 ) in the working position under prestress.

Piston pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in the delivery piston ( 11 ) a biasing element ( 19 ), wherein the bias voltage by the biasing element ( 19 ) in the front element ( 15 ) is initiated.

Piston pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the biasing element ( 19 ) is formed as a spring element, which preferably at one of the end face ( 13 ) - seen in the longitudinal direction of the delivery piston - remote support surface ( 21 ) on the one hand and on the front element ( 15 ) on the other hand.

Piston pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the biasing element ( 19 ) is formed as a clamping device, by which the end element ( 15 ) is clamped under pretension in its working position.

Piston pump ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the biasing element ( 19 ) of a protective cover ( 23 ) which is arranged and adapted to move one of the protective cover ( 23 ) encompassed volume ( 25 ) from an area outside the protective envelope ( 23 ) to isolate.

Injection system ( 3 ) for introducing reducing agent into an exhaust line of an internal combustion engine ( 5 ), with a piston pump ( 1 ) according to one of claims 1 to 8.

Internal combustion engine ( 5 ), with an injection system ( 3 ) according to claim 9.