DE102020130168A1

DE102020130168A1 - Fluidverteilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine und Verbrennungskraftmaschine mit einer Fluidverteilvorrichtung

Info

Publication number: DE102020130168A1
Application number: DE102020130168.5A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Kern
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2020-11-16
Filing date: 2020-11-16
Publication date: 2022-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fluidverteilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Verteilvorrichtungsgehäuse, mit einem Rohrelement, welches eine Rohrwandung umfasst, die ein Dämpfungsvolumen zur Aufnahme und zum Dämpfen eines Fluides zumindest überwiegend umschließt und in einem Gehäusehohlraum des Verteilvorrichtungsgehäuses aufgenommen ist, sowie mit einem Fluidführungskanal, welcher sich in Längserstreckungsrichtung der Fluidverteilvorrichtung zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse und der Rohrwandung des Rohrelements erstreckt, und über einen sich durch das Verteilvorrichtungsgehäuse erstreckenden Zuführkanal der Fluidverteilvorrichtung zumindest mittelbar fluidleitend mit einer zum Fördern und zur Druckbeaufschlagung des Fluides ausgebildeten Pumpe koppelbar, sowie zumindest mittelbar über einen Verbindungskanal mit dem Dämpfungsvolumen gekoppelt ist, und mit wenigstens einem zumindest mittelbar fluidleitend mit dem Dämpfungsvolumen verbundenen Abführkanal zur Versorgung zumindest einer Einspritzdüse mit dem Fluid. Zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse und der Rohrwandung des Rohrelements erstreckt sich zumindest bereichsweise ein an einem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich in den Fluidführungskanal mündender und zur Fluiddämpfung vorgesehener Ringspalt. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Fluidverteilvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluidverteilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1. Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer derartigen Fluidverteilvorrichtung.
Derartigen Fluidverteilvorrichtungen kommt die wichtige Aufgabe der bedarfsgerechten Bereitstellung von Fluid, beispielsweise Kraftstoff, zu, um den ordnungsgemäßen Betrieb einer Verbrennungskraftmaschine sicherzustellen. Da es beim Öffnen und Schließen von Einspritzdüsen, insbesondere Injektoren, der Verbrennungskraftmaschine oder der Fluidverteilvorrichtung zu sogenannten Druckspitzen kommen kann, werden aus dem Stand der Technik bekannte Systeme auch im Hinblick auf deren Dämpfungseigenschaften ausgelegt, um eine gezielte Fluiddämpfung zu bewirken und dementsprechend derartige Druckspitzen zu dämpfen. In diesem Zusammenhang beschreibt beispielsweise die DE 10 2014 205 179 A1 eine Kraftstoffverteilerleiste für eine Brennkraftmaschine, 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. Dieser Körper besitzt vorzugsweise ein inneres Volumen, das zur Dämpfung dient, sich aber nicht im direkten Kraftstofffluss befindet.
Aus der DE 10 2012 206 984 A1 ist eine Hochdruckeinspritzleiste (Common Rail) für ein Kraftstoffeinspritzsystem für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern bekannt. Für jeden Zylinder ist ein Kraftstoffinjektor vorgesehen, der über die Hochdruckeinspritzleiste mit Kraftstoff versorgbar ist. Der Kraftstoff ist von einer Pumpe in die Hochdruckeinspritzleiste förderbar. In Strömungsrichtung des Kraftstoffes vor der Pumpe ist eine Mischvorrichtung vorgesehen, in der der Kraftstoff mit einem zweiten flüssigen Fluid mischbar ist. Ein Innenvolumen der Hochdruckeinspritzleiste ist mit einem zweiten Innenvolumen eines zweiten Behälters Kraftstoff führend verbunden. Dadurch ist eine sehr schnelle Änderung eines Mischungsverhältnisses von Kraftstoff und dem zweiten Fluid möglich.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Fluidverteilvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher eine besonders vorteilhafte Fluiddämpfung ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Fluidverteilvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Fluidverteilvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine. Die Fluidverteilvorrichtung umfasst ein Verteilvorrichtungsgehäuse, sowie ein Rohrelement, welches eine Rohrwandung umfasst, die ein Dämpfungsvolumen zur Aufnahme und zum Dämpfen eines Fluides zumindest überwiegend umschließt und in einem Gehäusehohlraum des Verteilvorrichtungsgehäuses aufgenommen ist. Das Verteilvorrichtungsgehäuse kann auch als Railgehäuse bezeichnet werden. Das Rohrelement kann auch als Rohreinleger bezeichnet werden. Unter dem Ausdruck „überwiegend“ ist zu verstehen, dass die Rohrwandung den größten Anteil des Dämpfungsvolumens umschließt, bevorzugt das gesamte Dämpfungsvolumen. Die Rohrwandung kann das Dämpfungsvolumen insbesondere in Längserstreckungsrichtung und in Umfangsrichtung der Fluidverteilvorrichtung umgeben.
Darüber hinaus umfasst die Fluidverteilvorrichtung einen Fluidführungskanal, welcher sich in Längserstreckungsrichtung der Fluidverteilvorrichtung zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse und der Rohrwandung des Rohrelements erstreckt. Der Fluidführungskanal kann auch als Verteilerleitung bezeichnet werden. Die Längserstreckungsrichtung kann einer Haupterstreckungsrichtung der Fluidverteilvorrichtung entsprechen. Unter der Haupterstreckungsrichtung ist eine Erstreckungsrichtung zu verstehen, in welcher sich die Fluidverteilvorrichtung hauptsächlich und damit überwiegend erstreckt. Mit anderen Worten weist die Fluidverteilvorrichtung in der Haupterstreckungsrichtung eine größere Erstreckung auf, als in anderen Erstreckungsrichtungen, beispielsweise der Radialerstreckungsrichtung der Fluidverteilvorrichtung.
Der Fluidführungskanal ist über einen sich durch das Verteilvorrichtungsgehäuse erstreckenden Zuführkanal der Fluidverteilvorrichtung zumindest mittelbar fluidleitend mit einer zum Fördern und zur Druckbeaufschlagung des Fluides ausgebildeten Pumpe koppelbar. Die Fluidverteilvorrichtung kann die Pumpe umfassen. Die Pumpe kann bevorzugt als Hochdruckpumpe ausgebildet sein.
Zudem ist der Fluidführungskanal zumindest mittelbar über einen Verbindungskanal mit dem Dämpfungsvolumen gekoppelt. Der Verbindungskanal kann beispielsweise als Verbindungsbohrung ausgebildet sein und, insbesondere unmittelbar, mit dem Dämpfungsvolumen gekoppelt sein, also beispielsweise in das Dämpfungsvolumen münden. Der Verbindungskanal kann sich durch die Rohrwandung des Rohrelements erstrecken.
Über wenigstens einen Abführkanal der Fluidverteilvorrichtung, welcher zumindest mittelbar fluidleitend mit dem Dämpfungsvolumen verbundenen ist, kann eine Versorgung zumindest einer Einspritzdüse, insbesondere Injektors, mit dem Fluid erfolgen. Bevorzugt kann die Fluidverteilvorrichtung mehrere Abführkanäle umfassen, mittels welchen mehrere Einspritzdüsen, insbesondere mehrerer Injektoren, mit dem Fluid versorgbar sind.
Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass sich zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse und der Rohrwandung des Rohrelements zumindest bereichsweise ein an einem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich in den Fluidführungskanal mündender und zur Fluiddämpfung vorgesehener Ringspalt erstreckt. Der Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich kann dabei einer Stelle entsprechen, an welcher der Fluidführungskanal und der Ringspalt unmittelbar, insbesondere in Umfangsrichtung der Fluidverteilvorrichtung, miteinander fluidleitend verbunden sein können, insbesondere ineinander münden. Der Ringspalt kann dabei einem Teilvolumen des Gehäusehohlraums, in welchem das Rohrelement aufgenommen ist, entsprechen. Ein wesentlicher Vorteil des zur Fluiddämpfung vorgesehenen Ringspaltes besteht darin, dass der Ringspalt etwaige Druckspitzen, also Drucküberhöhungen des mittels der Fluidverteilvorrichtung geführten Fluides, zu welchen es bei einem Ausleiten des Fluides über den wenigstens einen Abführkanal kommen kann, gezielt dämpfen kann. Diese Druckspitzen können insbesondere durch intermittierendes Öffnen und Schließen zumindest eines mit dem wenigstens einen Abführkanal fluidleitend, also mit anderen Worten Fluid übertragend, gekoppelten Injektors bzw. Einspritzdüse der Fluidverteilvorrichtung oder der Verbrennungskraftmaschine entstehen. Der zur Fluiddämpfung vorgesehene Ringspalt kann dabei zur Drosselung des mittels der Fluidverteilvorrichtung geführten Fluides ausgelegt sein (und entsprechend genutzt werden).
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich infolge des Ausleitens von Fluid über den wenigstens einen Abführkanal eine durch das Fluid erzeugte Druckwelle oder mehrere Druckwellen zumindest bereichsweise entlang der Fluidverteilvorrichtung bewegen können, wobei die Druckspitzen mit den Druckwellen übertragen werden. Die Erfindung setzt hier an, da die Druckwelle(n) in den Ringspalt eintreten kann/können und aufgrund der Drosselwirkung des Ringspaltes ein gezielter Abbau der Druckspitze(n), insbesondere durch Dissipation von mit den Druckwellen übertragener Energie, erfolgen kann, wodurch die Fluiddämpfung bewirkt werden kann. Der Ringspalt wird also nicht geschlossen, also beispielsweise nicht mit Lot gefüllt, sondern stattdessen derart ausgestaltet, dass dieser zusätzlich zu dem Dämpfungsvolumen gezielt zur Fluiddämpfung genutzt werden kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Ringspalt zumindest an dem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich eine Spaltbreite, insbesondere umfangsgemittelte Spaltbreite, von wenigstens 0,05 mm und maximal 0,15 mm auf. Bei dieser Spaltbreite zwischen einschließlich 0,05 mm und einschließlich 0,15 mm kann eine besonders wirksame Fluiddämpfung erzielt werden. Unter dem Ausdruck „umfangsgemittelte Spaltbreite“ ist dabei der Mittelwert der Spaltbreite in Umfangsrichtung der Fluidverteilvorrichtung zu verstehen. Besonders vorteilhaft sind also Werte der Spaltbreite von beispielsweise 0,05 mm, 0,06 mm, 0,07 mm, 0,08 mm, 0,09 mm, 0,10 mm, 0,11 mm, 0,12 mm, 0,13 mm, 0,14 mm oder 0,15 mm. Je größer die Spaltbreite dabei ist, desto größer ist ein von der Spaltbreite abhängiger Spaltquerschnitt des Ringspaltes in Umfangsrichtung. Je größer der Spaltquerschnitt ist, desto größer ist auch eine Menge des Fluides, welche zur Fluiddämpfung in den Ringspalt eintreten kann. Je kleiner der Spaltquerschnitt ist, desto größer ist eine bei der Fluiddämpfung erzielbare Drosselwirkung.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der Ringspalt in Längserstreckungsrichtung entlang eines Großteils einer dem Rohrelement in Radialerstreckungsrichtung der Fluidverteilvorrichtung zugewandten Gehäuseinnenfläche des Verteilvorrichtungsgehäuses. Dies ist von Vorteil, da die Fluiddämpfung durch den Ringspalt besonders wirksam erfolgen kann, ohne dass hierfür zusätzlicher Bauraum beansprucht wird, also ohne dass die Fluidverteilvorrichtung dadurch, insbesondere in Radialerstreckungsrichtung nach außen und/oder in Längserstreckungsrichtung, vergrößert werden muss. Unter dem Ausdruck „Großteil“ ist dabei zu verstehen, dass sich der Ringspalt über einen überwiegenden Anteil, also mehr als 50 % der Gehäuseinnenfläche des Verteilvorrichtungsgehäuses erstreckt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich der Ringspalt in Umfangsrichtung der Fluidverteilvorrichtung entlang eines Großteils einer dem Verteilvorrichtungsgehäuse in Radialerstreckungsrichtung der Fluidverteilvorrichtung zugewandten Rohraußenfläche des Rohrelements. Dies ist von Vorteil, da die Fluiddämpfung durch den Ringspalt dadurch ebenfalls besonders wirksam erfolgen kann, ohne dass hierfür zusätzlicher Bauraum beansprucht wird, also ohne dass die Fluidverteilvorrichtung dadurch, insbesondere in Radialerstreckungsrichtung nach außen und/oder in Längserstreckungsrichtung, vergrößert werden muss. Unter dem Ausdruck „Großteil“ ist dabei zu verstehen, dass sich der Ringspalt über einen überwiegenden Anteil, also mehr als 50 % der Rohraußenfläche des Rohrelements erstreckt.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Rohrelement stoffschlussfrei, insbesondere frei von einer Lötverbindung, mit dem Verteilvorrichtungsgehäuse gekoppelt. Dies ist von Vorteil, da hierdurch auch der Ringspalt frei von stoffschlüssigen Verbindungen, insbesondere Lötverbindungen, zwischen dem Rohrelement und dem Verteilvorrichtungsgehäuse sein kann. Damit kann eine aufwändige Untersuchung, insbesondere Computertomographie, zur Überprüfung einer Verbindungsqualität einer solchen, aus dem Stand der Technik bekannten, stoffschlüssigen Verbindung ebenfalls entfallen.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der wenigstens eine Abführkanal fluidleitend mit dem Fluidführungskanal gekoppelt. Dies ist von Vorteil da hierdurch nicht nur der wenigstens eine Zuführkanal sondern auch der wenigstens eine Abführkanal fluidleitend mit dem Fluidführungskanal gekoppelt ist, wodurch eine besonders platzsparende Anordnung des Abführkanals und des Zuführkanals in Reihe, insbesondere in Längserstreckungsrichtung, entlang des Fluidführungskanals ermöglicht ist. Der wenigstens eine Abführkanal kann ebenso wie der wenigstens eine Zuführkanal insbesondere unmittelbar in den Fluidführungskanal münden.
Bevorzugt kann die Fluidverteilvorrichtung eine Mehrzahl an Abführkanälen umfassen, wodurch in vorteilhafter Weise mehrere Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit dem Fluid versorgbar sind. Jedem Abführkanal kann beispielsweise ein Injektor oder zwei Injektoren zugeordnet sein. Sofern also die Fluidverteilvorrichtung beispielsweise vier Abführkanäle umfasst, so können über diese vier Abführkanäle beispielsweise vier oder acht Injektoren und dementsprechend vier oder acht Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit dem Fluid versorgt werden, um nur ein Beispiel zu nennen.
Bevorzugt kann der wenigstens eine Zuführkanal in Längserstreckungsrichtung zwischen zwei Abführkanälen der Mehrzahl an Abführkanäle angeordnet sein. Dadurch lässt sich eine besonders homogene Verteilung und Ausleitung des Fluides in einander entgegengesetzten Strömungsrichtungen entlang der Längserstreckungsrichtung erzielen. Dadurch kann beispielsweise in vorteilhafter Weise einer etwaigen unerwünschten Entmischung des Fluide auf verbesserte Weise entgegengewirkt werden, wenn das Fluid als Mischung unterschiedlicher Flüssigkeiten ausgebildet ist.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung umfasst die Fluidverteilvorrichtung einen Umfangskanal, welcher sich bereichsweise in Umfangsrichtung der Fluidverteilvorrichtung zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse und der Rohrwandung des Rohrelements erstreckt und über welchen der Fluidführungskanal, fluidleitend mit dem Verbindungskanal gekoppelt ist. Dies ist von Vorteil, da der Umfangskanal eine flexiblere Anordnung des Fluidführungskanals und damit auch des wenigstens einen Zuführkanals sowie des wenigstens einen Abführkanals ermöglicht. Darüber hinaus kann der Umfangskanal in vorteilhafter Weise eine Umlenkung des Fluides in Umfangsrichtung bewirken, wodurch nicht nur ein vorhandener Bauraum besonders wirksam genutzt werden kann sondern auch die Fluiddämpfung infolge einer jeweiligen Umlenkung bei der Strömung des Fluides zwischen dem Fluidführungskanal und dem Umfangskanal sowie zwischen dem Umfangskanal und dem Verbindungskanal verbessert werden kann. Der Umfangskanal kann sich hierzu bevorzugt bogenförmig, also mit anderen Worten entlang eines in Umfangsrichtung verlaufenden Kreisbogens zumindest bereichsweise um das Dämpfungsvolumen herum erstrecken.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mündet der Umfangskanal senkrecht zur Längserstreckungsrichtung der Fluidverteilvorrichtung in den Fluidführungskanal. Dies ist von Vorteil, da hierdurch eine besonders wirksame Fluiddämpfung bei einem Überströmen des Fluides zwischen dem Umfangskanal und dem Fluidführungskanal erzielt werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Fluid als Kraftstoff-Wasser-Gemisch ausgebildet. Dies ist von Vorteil, da durch den Anteil an Kraftstoff des Fluides ein befeuerter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist und durch den Anteil an Wasser des Fluides eine signifikante, insbesondere innermotorische, Verringerung eines Anteils an Stickoxidemissionen im Abgas der Verbrennungskraftmaschine erzielt werden kann. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass durch Verdampfung des Anteils an Wasser in jeweiligen Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine eine Kühlung bewirkt werden kann, wodurch eine Tendenz der Verbrennungskraftmaschine zum Klopfen in vorteilhafter Weise stark reduziert werden kann. Dies ermöglicht den Betrieb der Verbrennungskraftmaschine bei erhöhter Verdichtung, wodurch eine Leistungssteigerung der Verbrennungskraftmaschine erzielt werden kann.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Fluidverteilvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Die Fluidverteilvorrichtung kann dabei in besonders vorteilhafter Weise als Einspritzvorrichtung der Verbrennungskraftmaschine ausgebildet sein, wobei eine besonders wirksame Fluiddämpfung des Fluides anhand der Fluidverteilvorrichtung erzielt werden kann. Über die Fluidverteilvorrichtung können also jeweilige Brennräume der Verbrennungskraftmaschine mit dem Fluid und damit mit Kraftstoff und zusätzlich oder alternativ mit Wasser versorgt werden.
Die in Bezug auf einen der Aspekte vorgestellten, bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die jeweils anderen Aspekte der Erfindung und umgekehrt.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen.
Im Folgenden ist die Erfindung noch einmal anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels erläutert. Hierzu zeigt:

1 eine schematische Perspektivansicht eines Teilbereichs einer Fluidverteilvorrichtung, welche als Einspritzvorrichtung einer stark abstrahiert dargestellten Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, wobei die Verbrennungskraftmaschine einem ebenfalls stark abstrahiert dargestellten Kraftfahrzeug zugeordnet ist;
2 eine weitere schematische Perspektivansicht des Teilbereichs der Fluidverteilvorrichtung; und
3 eine schematische Schnittansicht der Fluidverteilvorrichtung entlang einer Längserstreckungsrichtung der Fluidverteilvorrichtung gemäß einer in 2 verdeutlichten Schnittebene A.

1 und 2 zeigen jeweils schematische Perspektivansichten eines Teilbereichs einer Fluidverteilvorrichtung 10 für eine vorliegend lediglich in 1 gezeigte und dort stark abstrahiert dargestellte Verbrennungskraftmaschine 100. Die Verbrennungskraftmaschine 100 ist einem Kraftfahrzeug K zugeordnet, welches ebenfalls lediglich in 1 gezeigt und dort stark abstrahiert dargestellt ist.
3 zeigt eine schematische Schnittansicht der Fluidverteilvorrichtung 10 gemäß einer in 2 gezeigten Schnittebene A in Pfeilrichtung einer durch einen Pfeil verdeutlichten Längserstreckungsrichtung L der Fluidverteilvorrichtung 10. Ebenfalls in 1 bis 3 aufgetragen und durch einen jeweiligen geraden Pfeil bzw. gebogenen Pfeil verdeutlicht sind eine Radialerstreckungsrichtung R bzw. eine Umfangsrichtung U der Fluidverteilvorrichtung 10.
Mit Bezug auf 3 ist erkennbar, dass die Fluidverteilvorrichtung 10 ein Verteilvorrichtungsgehäuse 20 umfasst, welches zumindest im Wesentlichen und damit überwiegend hohlzylinderförmig ausgestaltet sein kann. Die Fluidverteilvorrichtung 10 umfasst des Weiteren ein Rohrelement 30, welches eine Rohrwandung 32 umfasst. Das Rohrelement 30 ist in einem Gehäusehohlraum 24 des Verteilvorrichtungsgehäuses 20 aufgenommen. Die Rohrwandung 32 umschließt ein Dämpfungsvolumen 34 zur Aufnahme sowie zum Dämpfen eines Fluides 12 zumindest überwiegend in Längserstreckungsrichtung L sowie in Umfangsrichtung U. Das Fluid 12 ist vorliegend exemplarisch als Kraftstoff-Wasser-Gemisch ausgebildet. Das Rohrelement 30 ist stoffschlussfrei, insbesondere frei von einer Lötverbindung, mit dem Verteilvorrichtungsgehäuse 20 gekoppelt.
Ein Fluidführungskanal 50 der Fluidverteilvorrichtung 10 erstreckt sich in Längserstreckungsrichtung L zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse 20 und der Rohrwandung 32 des Rohrelements 30 wie durch Zusammenschau von 3 mit 1 und 2 zu erkennen ist. Der Fluidführungskanal 50 ist vorliegend als Aussparung, insbesondere Längsnut (in Längserstreckungsrichtung L verlaufende Nut), welche sich in Längserstreckungsrichtung L der Fluidverteilvorrichtung 10 erstreckt, an der Rohrwandung 32 ausgebildet.
Über einen Zuführkanal 90 der Fluidverteilvorrichtung 10 ist der Fluidführungskanal 50 fluidleitend mit einer zum Fördern und zur Druckbeaufschlagung des Fluides 12 ausgebildeten Pumpe 14 der Fluidverteilvorrichtung 10 oder der Verbrennungskraftmaschine 100 gekoppelt. Die Pumpe 14 ist vorliegend als Hochdruckpumpe ausgebildet und weist zumindest zwei Fluideinlässe, nämlich einen ersten Fluideinlass 13 und einem zweiten Fluideinlass 15 auf. Über den ersten Fluideinlass 13 kann der Pumpe 14 Kraftstoff und über den zweiten Fluideinlass 15 kann der Pumpe 14 Wasser zugeführt werden, sodass mittels der Pumpe 14 das Fluid 12 als Kraftstoff-Wasser-Gemisch bereitgestellt werden kann.
Anhand von 1 und 2 ist deutlich zu erkennen, dass die Fluidverteilvorrichtung 10 auch mehrere Abführkanäle 92, 94, 96, 98 zur Versorgung jeweiliger, vorliegend nicht weiter gezeigter Injektoren (Einspritzdüsen), von welchen jeweils ein Injektor mit jeweils einem der Abführkanäle 92, 94, 96, 98 gekoppelt sein kann, umfasst. Die Abführkanäle 92, 94, 96, 98 sind vorliegend fluidleitend mit dem Fluidführungskanal 50 und damit ebenso wie der Zuführkanal 90 jeweils mittelbar über einen Verbindungskanal 60 mit dem Dämpfungsvolumen 34 gekoppelt. Aus diesem Grund kann der Fluidführungskanal 50 auch als Verteilerleitung bezeichnet werden. Durch Zusammenschau von 3 und 2 ist erkennbar, dass sich der Zuführkanal 90 und die Abführkanäle 92, 94, 96, 98 durch eine Gehäusewandung 22 des Verteilvorrichtungsgehäuses 20 erstrecken und dadurch fluidleitend mit dem Fluidführungskanal 50 verbunden sind.
Durch das Einleiten des Fluides 12 über den Zuführkanal 90 in den Fluidführungskanal 50 kann es ebenso wie durch das intermittierende Ausleiten des Fluides 12 über die Abführkanäle 92, 94, 96, 98 aus dem Fluidführungskanal 50 zu einem Entstehen von Druckwellen kommen, welche sich über den Fluidführungskanal 50 und den Verbindungskanal 60 in das Dämpfungsvolumen 34 ausbreiten können. Bei dieser Ausbreitung der Druckwellen können mit den Druckwellen einhergehende Druckspitzen des Fluides 12 gedämpft und dadurch in vorteilhafter Weise zumindest teilweise abgebaut werden. Der Fluidführungskanal 50 dient sozusagen als Schwingungsabschnitt, und damit als das Fluid 12 führender Abschnitt der Fluidverteilvorrichtung 10, in welchem sich die Druckwellen ausbreiten und dabei auch das Dämpfungsvolumen 34 erreichen können.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in 1 und 2 weder das Verteilvorrichtungsgehäuse 20 noch das Rohrelement 30 dargestellt, weshalb 1 und 2 auch nur jeweils den Teilbereich der Fluidverteilvorrichtung 10 zeigen. Dadurch sind in 1 und 2 sowohl das Dämpfungsvolumen 34 als auch der Verbindungskanal 60 und der Fluidführungskanal 50, über welche das Fluid 12 in der Fluidverteilvorrichtung 10 geführt, bzw. gedämpft und dadurch die Fluiddämpfung erzielt werden kann, besonders deutlich erkennbar.
Zur weiteren Verbesserung der Fluiddämpfung erstreckt sich zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse 20 und der Rohrwandung 32 des Rohrelements 30 ein an einem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich 16 in den Fluidführungskanal 50 mündender Ringspalt 70. Der Ringspalt 70 ist dabei als Teilvolumen des Gehäusehohlraums 24, in welchem das Rohrelement 30 aufgenommen ist, ausgebildet. An dem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich 16 münden der Fluidführungskanal 50 und der Ringspalt 70 in Umfangsrichtung U ineinander, wie anhand von 3 erkennbar ist.
Der Ringspalt 70 weist zumindest an dem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich 16 eine Spaltbreite b zwischen einschließlich 0,05 mm und einschließlich 0,15 mm auf. In der in 3 gezeigten Variante erstreckt sich der Ringspalt 70 mit in Umfangsrichtung U konstanter Spaltbreite b einerseits entlang eines Großteils einer dem Rohrelement 30 in Radialerstreckungsrichtung R zugewandten Gehäuseinnenfläche 26 des Verteilvorrichtungsgehäuses 20 und andererseits in Umfangsrichtung U der Fluidverteilvorrichtung 10 entlang eines Großteils einer dem Verteilvorrichtungsgehäuse 20 in Radialerstreckungsrichtung R zugewandten Rohraußenfläche 36 des Rohrelements 30.
Durch Zusammenschau von 2 und 3 ist erkennbar, dass die Fluidverteilvorrichtung 10 einen Umfangskanal 80 umfassen kann, welcher sich bereichsweise in Umfangsrichtung U zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse 20 und der Rohrwandung 32 des Rohrelements 30 erstreckt und über welchen der Fluidführungskanal 50 fluidleitend mit dem Verbindungskanal 60 gekoppelt ist. Der Umfangskanal 80 mündet senkrecht zur Längserstreckungsrichtung L in den Fluidführungskanal 50. Der Verbindungskanal 60 erstreckt sich - beispielsweise in Radialerstreckungsrichtung R - durch die Gehäusewandung 22 und mündet dabei einerseits in das Dämpfungsvolumen 34 und andererseits in den Umfangskanal 80. Der Umfangskanal 80 ermöglicht eine besonders flexible Ausnutzung eines vorhandenen Bauraums, beispielsweise im Motorraum des Kraftfahrzeugs K bzw. an der Verbrennungskraftmaschine 100. 1 zeigt eine Variante der Fluidverteilvorrichtung 10 ohne den Umfangskanal 80.
Durch die Fluidverteilvorrichtung 10 kann zusammenfassend eine verbesserte Fluiddämpfung des Fluides 12 erzielt werden, wobei das Fluid 12 führende Hohlräume der Fluidverteilvorrichtung 10, nämlich der Fluidführungskanal 50, der Verbindungskanal 60, der Ringspalt 70 sowie das Dämpfungsvolumen 34 in vorteilhafter Weise fluidleitend miteinander gekoppelt sind. Das Fluid 12, welches mittels der Pumpe 14 bereitgestellt werden kann, kann direkt über den Zuführkanal 90 in den Fluidführungskanal 50 und von dort über die jeweiligen Abführkanäle 92, 94, 96, 98 zu den jeweiligen Injektoren (nicht gezeigt) geleitet werden. Dies ermöglicht eine ausreichend kurze Reaktionszeit zwischen dem Einleiten des Fluides 12 in und dem Ausleiten des Fluides 12 aus dem Fluidführungskanal 50, wodurch einer etwaigen Entmischung des beispielsweise als Kraftstoff-Wasser-Gemisch ausgebildeten Fluides 12 entgegengewirkt werden kann. Durch die fluidleitende Koppelung der Hohlräume (Fluidführungskanal 50, Verbindungskanal 60, Ringspalt 70, Dämpfungsvolumen 34) können die Druckwellen bzw. Druckschwankungen gedämpft und damit eine Dauerhaltbarkeit und Ausfallsicherheit der Fluidverteilvorrichtung 10 sichergestellt werden.
Zusammenfassend ist bei der vorliegenden Fluidverteilvorrichtung 10 der Ringspalt 70 nicht mit Lot gefüllt, also keine stoffschlüssige Verbindung zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse 20 bzw. der Gehäusewandung 22 und dem Rohrelement 30 bzw. der Rohrwandung 32 durch in dem Ringspalt 70 befindliches Lot geschaffen. Darüber hinaus erstreckt sich der Fluidführungskanal 50 (Verteilerleitung), in welchen der Zuführkanal 90 und die Abführkanäle 92, 94, 96, 98 münden, in Längserstreckungsrichtung L. Dadurch kann das Fluid 12 ebenfalls in Längserstreckungsrichtung L durch die Fluidverteilvorrichtung 10 geführt werden. Unerwünschte Querströmungen und unbeabsichtigte Kurzschlussströmungen des Fluides 12 können dabei ausgeschlossen werden. Des Weiteren dämpft der Ringspalt 70 auch die beim Öffnen und Schließen der Injektoren entstehenden Druckspitzen analog zu Drosseln bei hydraulischen Systemen. Bewegt sich exemplarisch eine der Druckwellen durch den Fluidführungskanal 50, so kann das Fluid 12 auch zumindest in geringen Mengen an dem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich 16 in den Ringspalt 70 eindringen. Der Ringspalt 70 kann dann wie eine Drossel wirken und Energie der Druckwelle(n) bzw. Druckspitze(n) abbauen. Der Verbindungskanal 60 kann sich bevorzugt in Schwerkraftrichtung, also in Wirkrichtung der Schwerkraft, unterhalb des Dämpfungsvolumens 34 befinden.
Bezugszeichenliste

10: Fluidverteilvorrichtung
12: Fluid
13: erster Fluideinlass
14: Pumpe
15: zweiter Fluideinlass
16: Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich
20: Verteilvorrichtungsgehäuse
22: Gehäusewand
24: Gehäusehohlraum
26: Gehäuseinnenfläche
30: Rohrelement
32: Rohrwandung
34: Dämpfungsvolumen
36: Rohraußenfläche
50: Fluidführungskanal
60: Verbindungskanal
70: Ringspalt
80: Umfangskanal
90: Zuführkanal
92: Abführkanal
94: Abführkanal
96: Abführkanal
98: Abführkanal
100: Verbrennungskraftmaschine
b: Spaltbreite
K: Kraftfahrzeug
L: Längserstreckungsrichtung
R: Radialerstreckungsrichtung
U: Umfangsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102014205179 A1 [0002]
DE 102012206984 A1 [0003]

Claims

Fluidverteilvorrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine (100), mit einem Verteilvorrichtungsgehäuse (20), mit einem Rohrelement (30), welches eine Rohrwandung (32) umfasst, die ein Dämpfungsvolumen (34) zur Aufnahme und zum Dämpfen eines Fluides (12) zumindest überwiegend umschließt und in einem Gehäusehohlraum (24) des Verteilvorrichtungsgehäuses (20) aufgenommen ist, sowie mit einem Fluidführungskanal (50), welcher sich in Längserstreckungsrichtung (L) der Fluidverteilvorrichtung (10) zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse (20) und der Rohrwandung (32) des Rohrelements (30) erstreckt, und über einen sich durch das Verteilvorrichtungsgehäuse (20) erstreckenden Zuführkanal (90) der Fluidverteilvorrichtung (10) zumindest mittelbar fluidleitend mit einer zum Fördern und zur Druckbeaufschlagung des Fluides (12) ausgebildeten Pumpe (14) koppelbar, sowie zumindest mittelbar über einen Verbindungskanal (60) mit dem Dämpfungsvolumen (34) gekoppelt ist, und mit wenigstens einem zumindest mittelbar fluidleitend mit dem Dämpfungsvolumen (34) verbundenen Abführkanal (92, 94, 96, 98) zur Versorgung zumindest einer Einspritzdüse mit dem Fluid (12), dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse (20) und der Rohrwandung (32) des Rohrelements (30) zumindest bereichsweise ein an einem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich (16) in den Fluidführungskanal (50) mündender und zur Fluiddämpfung vorgesehener Ringspalt (70) erstreckt.
Fluidverteilvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (70) zumindest an dem Fluidführungskanal-Ringspalt-Verbindungsbereich (16) eine Spaltbreite (b), insbesondere umfangsgemittelte Spaltbreite (b), von wenigstens 0,05 mm und maximal 0,15 mm aufweist.
Fluidverteilvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ringspalt (70) in Längserstreckungsrichtung (L) entlang eines Großteils einer dem Rohrelement (30) in Radialerstreckungsrichtung (R) der Fluidverteilvorrichtung (10) zugewandten Gehäuseinnenfläche (26) des Verteilvorrichtungsgehäuses (20) erstreckt.
Fluidverteilvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ringspalt (70) in Umfangsrichtung (U) der Fluidverteilvorrichtung (10) entlang eines Großteils einer dem Verteilvorrichtungsgehäuse (20) in Radialerstreckungsrichtung (R) der Fluidverteilvorrichtung (10) zugewandten Rohraußenfläche (36) des Rohrelements (30) erstreckt.
Fluidverteilvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrelement (30) stoffschlussfrei, insbesondere frei von einer Lötverbindung, mit dem Verteilvorrichtungsgehäuse (20) gekoppelt ist.
Fluidverteilvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abführkanal (90) fluidleitend mit dem Fluidführungskanal (50) gekoppelt ist.
Fluidverteilvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverteilvorrichtung (10) einen Umfangskanal (80) umfasst, welcher sich bereichsweise in Umfangsrichtung (U) der Fluidverteilvorrichtung (10) zwischen dem Verteilvorrichtungsgehäuse (20) und der Rohrwandung (32) des Rohrelements (30) erstreckt und über welchen der Fluidführungskanal (50), fluidleitend mit dem Verbindungskanal (60) gekoppelt ist.
Fluidverteilvorrichtung (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangskanal (80) senkrecht zur Längserstreckungsrichtung (L) der Fluidverteilvorrichtung (10) in den Fluidführungskanal (50) mündet.
Fluidverteilvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fluid (12) als Kraftstoff-Wasser-Gemisch ausgebildet ist.
Verbrennungskraftmaschine (100) mit einer Fluidverteilvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.