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Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffverteilerleiste für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen gemäß Patentanspruch 5.
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Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die
DE 10 2009 029 219 A1 hingewiesen. Aus dieser ist ein Kraftstoffhochdruckspeicher bekannt, mit einem Speicherelement für Kraftstoff, in dessen Längsachse eine Bohrung ausgebildet ist, von der Abzweigbohrungen abgehen, die mit Kraftstoffinjektoren verbunden sind. Der Kraftstoffhochdruckspeicher ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Bohrung wenigstens ein Verdrängungselement angeordnet ist, das das Volumen der Bohrung reduziert und, dass das wenigstens eine Verdrängungselement an keiner Stelle des Querschnitts der Bohrung die Bohrung vollständig verschließt.
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Zum allgemeinen technischen Umfeld wird weiter auf die
DE 10 2010 018 615 A1 hingewiesen, aus der eine Kraftstoffzufuhrvorrichtung sowie Verfahren zum Herstellen einer solchen Kraftstoffzufuhrvorrichtung bekannt sind.
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Derartige, aus dem Stand der Technik bekannte Kraftstoffverteilerleisten werden entweder für Dieselbrennkraftmaschinen oder Ottobrennkraftmaschinen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen, verwendet. Eine Möglichkeit zur Verringerung des Kraftstoffverbrauches der Brennkraftmaschine ist die Einspritzung von Wasser in den Brennraum in Kennfeldbereichen, in denen die Brennkraftmaschine normalerweise mit A<1, d.h. mit Anfettung (Kraftstoffüberschuss), betrieben wird. Die Zumischung kann durch Einspritzen des Wassers bspw. in die Sauganlage oder direkt in den Brennraum als separate Einspritzung oder als Einspritzung mit einem Kraftstoff/Wassergemisch erfolgen. Im letzteren Fall ist es vorteilhaft, das Hochdruckvolumen der Kraftstoffverteilerleiste möglichst klein zu halten, damit zwischen den Betriebsmodi, mit und ohne Wasserzumischung, schnell gewechselt werden kann.
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Weiter ist aus der
DE 10 2014 205 179 , eine Kraftstoffverteilerleiste für eine Brennkraftmaschine bekannt, mit einem länglichen Gehäuse mit einem Hohlraum, mit einem Kraftstoffzufluss in den Hohlraum und zumindest zwei Kraftstoffabflüssen aus dem Hohlraum heraus für jeweils einen Kraftstoffinjektor, wobei in dem Hohlraum ein Körper angeordnet ist, der eine Nut, welche die zwei Kraftstoffabflüsse miteinander verbindet und im Bereich des Kraftstoffzuflusses eine radial um den Körper umlaufende Nut aufweist.
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Nachteilig bei den bekannten Systemen ist, dass bei kleinen Hochdruckvolumina bedingt durch die Förderhübe der Hochdruckpumpe und die Kraftstoffeinspritzungen mit den Kraftstoffinjektoren hohe Druckschwankungen im Hochdrucksystem entstehen können. Weiter kann es potentiell vorkommen, dass sich, bei Verwendung einer Emulsion aus wenigstens zwei Emulsionspartnern, insbesondere einer Emulsion aus einem Kraftstoff und Wasser, und damit von wenigstens zwei Emulsionspartner mit unterschiedlicher spezifischer Dichte, der Emulsionspartner mit der höheren spezifischen Dichte in einem geodätisch untenliegenden Bereich des Hohlraums der Kraftstoffverteilerleiste sammelt und von diesem ausgehend unkontrolliert zu Injektoren einer Brennkraftmaschine zugeführt wird und somit der sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine gestört sein kann.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffverteilerleiste sowie eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Kraftstoffverteilerleiste mit verbesserter Betriebssicherheit anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffverteilerleiste gemäß Patentanspruch 1 gelöst, beziehungsweise durch eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Kraftstoffverteilerleiste gemäß Patentanspruch 5.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung erlaubt eine Volumentrennung für die Kraftstoffverteilerleiste. Darüber hinaus ist eine bessere Verteilung und Kontrolle bei der Abführung der Kraftstoff-Wasser-Emulsion zu Injektoren einer Brennkraftmaschine ermöglicht. Mit anderen Worten ausgedrückt ist eine bessere Kontrolle der in der Kraftstoffverteilerleiste zur Verfügung stehenden Kraftstoff-Wasser-Emulsion ermöglicht.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einer Kraftstoffverteilerleiste für eine Brennkraftmaschine eine Einrichtung zum Verteilen eine Kraftstoffemulsion, insbesondere einer Kraftstoff-Wasser-Emulsion auf wenigstens zwei Injektoren für eine Brennkraftmaschine zu verstehen, wobei diese Injektoren zum zielgerichteten Zuführen der Kraftstoffemulsion zu der Brennraftmaschine eingerichtet und wenigstens zeitweise oder dauerhaft fluidleitend mit der Kraftstoffverteilerleiste verbunden sind.
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Die Kraftstoffverteilerleiste weist ein Railgehäuse auf, welches sich, wenigstens abschnittsweise, entlang einer, insbesondere geradlinigen, Längsachse erstreckt und damit vorzugsweise einen rohrförmigen Grundkörper (Rail) aufweist. Ein Innenraum dieses Railgehäuses bildet einen Hohlraum aus, welcher zur Aufnahme und Verteilung der Kraftstoffemulsion eingerichtet ist. Zum Zuleiten von Kraftstoff beziehungsweise der Kraftstoffemulsion weist das Railgehäuse einen Kraftstoffzufluss in den Hohlraum auf. Zum Ausleiten, beziehungsweise zum Abgeben, der Kraftstoffemulsion weist das Railgehäuse wenigstens zwei, vorzugsweise eine Vielzahl von, Kraftstoffabflüssen aus dem Hohlraum heraus auf. Vorzugsweise ist jeder dieser Kraftstoffabflüsse mit jeweils einem Injektor oder jeweils einem Kraftstoffinjektor fluidleitend verbunden, beziehungsweise fluidleitend verbindbar.
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Weiter ist es vorgesehen, dass die Längsachse entlang welcher sich das Railgehäuse erstreckt, im planmäßigen Betrieb der Kraftstoffleiste gegenüber einer, bezüglich der Schwerkraft, horizontalen Ebene, um einen Winkel alpha geneigt ist. Vorzugsweise ist dieser Winkel alpha größer als 0°, bevorzugt größer als 5° und besonders bevorzugt größer als 15° und weiter vorzugsweise ist der Winkel alpha kleiner als 90° bevorzugt kleiner als 45° und besonders bevorzugt kleiner als 30°. Weiter vorzugsweise ist der Winkel alpha als der spitze Winkel zwischen dieser Längserstreckung und der horizontalen Ebene zu verstehen. Dabei ist unter planmäßigem Betrieb in diesem Sinne zu verstehen, dass die Kraftstoffverteilerleiste der Art angeordnet ist, dass diese gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Bildlich gesprochen ist der planmäßige Betrieb in Bezug auf den Betrieb eines Kraftfahrzeugs als die Fahrt in der horizontalen Ebene zu verstehen, beziehungsweise bei einer stationären Brennkraftmaschine die Aufstellung dieser Brennkraftmaschine in der horizontalen Ebene.
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Insbesondere durch diese Neigung der Kraftstoffverteilerleiste im planmäßigen Betrieb weist diese ein geodätisch oberes Ende und ein diesem, bezogen auf die Längsachse, gegenüberliegendes geodätisch unteres Ende auf. Anders gewendet liegt das geodätisch obere Ende gegenüber der zuvor beschriebenen horizontalen Ebene oberhalb des gedätisch unteren Endes und weiter vorzugsweise liegt das geodätisch obere Ende höher als das geodätisch untere Ende. Insbesondere durch eine solche Ausrichtung der Kraftstoffverteilerleiste ist eine gezielte Trennung, insbesondere eine gezielte Verteilung von Emulsionspartner mit unterschiedlicher spezifischer Dichte in der Kraftstoffverteilerleiste ermöglicht und dadurch ist die Betriebssicherheit dieser verbesserbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Hohlraum des Railgehäuses einen Ausgleichsanschluss auf. Vorzugsweise ist dieser Ausgleichsanschluss zum wenigstens zeitweisen oder vorzugsweise dauerhaften fluitleitenden Verbinden dieses Hohlraums mit einem weiteren Volumen und vorzugsweise mit einem sogenannten Ausgleichsvolumen eingerichtet. Vorzugsweise ist dieses Ausgleichsvolumen, insbesondere bezüglich seiner Größe, veränderbar und bevorzugt ist dieses Ausgleichsvolumen gegen eine elastische Federkraft veränderbar.
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Vorzugsweise ist dieses Ausgleichsvolumen wenigstens abschnittsweise oder bevorzugt vollständig geodätisch unterhalb des geodätisch unteren Endes des Railgehäuses angeordnet. Dieses Ausgleichsvolumen ist insbesondere zur Pulsationsdämpfung, insbesondere also zur Verringerung von Druckschwankungen, wie diese bei der Förderung der Kraftstoffemulsion in das Railgehäuse mittels einer Kraftstoffhochdruckpumpe und/oder beim Abführen der Kraftstoffemulsion aus dem Railgehäuse zu den Injektoren entstehen können, eingerichtet. Insbesondere durch einen Ausgleichsanschluss ist eine Pulsationsdämpfung ermöglicht und damit ist ein verbesserter Betrieb der Kraftstoffverteilerleiste erreichbar.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Ausgleichsanschluss am geodätisch unteren Ende des Railgehäuses angeordnet. Insbesondere durch eine Anordnung des Ausgleichsanschlusses an diesem Ende des Railgehäuses wird der Emulsionspartner mit höherer spezifischer Dichte zur Pulsationsdämpfung herangezogen und es ist insbesondere dadurch eine besonders effiziente Pulsationsdämpfung ermöglicht.
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In einer bevorzugt Ausführungsform der Erfindung ist das Ausgleichsvolumen größer ist als ein Volumen des Hohlraums in dem Railgehäuse, insbesondere also des Volumens, welches zur Aufnahme der Kraftstoffemulsion in dem Railgehäuse vorgesehen ist. Vorzugsweise ist das Ausgleichsvolumen wenigstens in dem Fall größer, in dem in die Kraftstoffemulsion in dem Railgehäuse und damit auch in dem mit diesem fluidleitend verbundenen Ausgleichsvolumen mit einem Betriebsdruck beaufschlagt ist. Insbesondere ist unter dem Betriebsdruck ein Druck beziehungsweise ein Druckbereich zu verstehen, welcher sich bei planmäßigem Betrieb der Kraftstoffverteilerleiste ergibt. Insbesondere bei Ausnutzung eines „großen“ Volumens zur Pulsationsdämpfung ist eine wirkungsvolle Dämpfung von Druckschwankungen ermöglicht und damit ist ein sicherer Betrieb der Brennkraftmaschine ermöglicht.
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Weiter ist eine Brennkraftmaschine mit einer Kraftstoffverteilerleiste der zuvor beschriebenen Bauart vorgesehen. Weiter vorzugsweise ist diese Brennkraftmaschine als Kraftfahrzeugbrennkraftmaschine, also als Antriebsmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens, zu verstehen. Weiter vorzugsweise ist die Kraftstoffverteilleiste derart an der Brennkraftmaschine angeordnet, dass diese gegenüber der horizontalen Ebene um den Winkel alpha geneigt ist, wenn sich das Kraftfahrzeug auf dieser horizontalen Ebene befindet. Insbesondere mit der vorgeschlagenen Kraftstoffverteilerleiste ist eine besonders effiziente und betriebssichere Brennkraftmaschine darstellbar.
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Nachfolgend ist die Erfindung und einzelne Merkmale dieser anhand der Figur näher erläutert, dabei zeigt:
- 1: eine schematisierte Kraftstoffverteilerleiste mit einem Ausgleichsvolumen.
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In 1 ist die Kraftstoffverteilerleiste 1 mit fünf Kraftstoffabflüssen 5 und einem Kraftstoffzufluss 3 gezeigt. Die Kraftstoffverteilerleiste 1 weist das Railgehäuse 2 auf, welches sich entlang der Längsachse 6 erstreckt. Im Inneren weist das Railgehäuse 2 den Hohlraum 4 zur Verteilung der Kraftstoffemulsion von dem Kraftstoffzufluss 3 auf die Kraftstoffabflüsse 5 auf. In 1 ist die Kraftstoffverteilerleiste in der planmäßigen Einbaulage dargestellt, wie diese sich beispielhaft bei der Fahrt eines Kraftfahrzeugs in der horizontalen Ebene ergibt.
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Am geodätisch oberen Ende 7 ist das Railgehäuse 2 und damit der Hohlraum 4 hermetisch abgeschlossen. Am geodätisch unteren Ende 8 ist der Ausgleichsanschluss 9 angeordnet, über welchen der Hohlraum 4 fluidleitend mit dem Ausgleichsvolumen 10 verbunden ist. Das Ausgleichsvolumen 10 ist geodätisch unterhalb des geodätisch unteren Endes 8 des Railgehäuses 2 angeordnet.
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Das Railgehäuse 2 ist um den Neigungswinkel alpha gegenüber der horizontalen Ebene 11 geneigt. Der Neigungswinkel alpha ergibt sich zwischen der horizontalen Ebene 11 und der zur Längsachse 6 parallelen Geraden 12 als spitzer Winkel.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kraftstoffverteilerleiste
- 2
- Railgehäuse
- 3
- Kraftstoffzufluss
- 4
- Hohlraum
- 5
- Kraftstoffabfluss
- 6
- Längsachse
- 7
- geodätisch oberes Ende
- 8
- geodätisch unteres Ende
- 9
- Ausgleichsanschluss
- 10
- Ausgleichsvolumen
- 11
- horizontale Ebene
- 12
- parallele Gerade
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009029219 A1 [0002]
- DE 102010018615 A1 [0003]
- DE 102014205179 [0005]
