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Die
Erfindung betrifft eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine.
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Zum
Einspritzen von Kraftstoffen in Brennräume einer Brennkraftmaschine,
insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine, kommen Einspritzanlagen
zum Einsatz, die in den letzten Jahren immer mehr als so genannte „Common-Rail"-Anlagen
ausgeführt sind. Bei diesen werden die in den Brennräumen
angeordneten Injektoren aus einem gemeinsamen Kraftstoffspeicher,
dem Common-Rail, mit Kraftstoff versorgt. Der einzuspritzende Kraftstoff
liegt dabei derzeit im Kraftstoffspeicher unter einem Druck von
bis zu 2000 Bar vor.
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Einspritzanlagen
für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise verschiedene
Pumpen auf, mittels derer Kraftstoff gefördert wird, um
in Brennräume der Brennkraftmaschine eingebracht zu werden.
Derartige Einspritzanlagen für Brennkraftmaschinen stellen
hohe Anforderungen an die Genauigkeit des zur Einspritzung des Kraftstoffs
in die Brennräume der Brennkraftmaschine erforderlichen
Einspritzdrucks.
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Dies
ist besonders wichtig, da immer strengere Gesetzesvorschriften bezüglich
der zulässigen Schadstoffemissionen von Brennkraftmaschinen,
die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, erlassen werden. Diese machen
es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche
die Schadstoffemissionen gesenkt werden. So ist beispielsweise die Bildung
von Ruß stark abhängig von der Aufbereitung des
Luft-/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.
Dabei ist es vorteilhaft für die Senkung der Schadstoffemissionen,
wenn der Kraftstoff sehr präzise in den Zylinder eingespritzt
werden kann.
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Aus
der
EP 1 296 060 B1 ist
eine Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine bekannt,
mit einer Vorförderpumpe, mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank
zur Saugseite einer Hochdruckpumpe gefördert werden kann.
Eine der Vorförderpumpe hydraulisch nachgeschaltete Hochdruckpumpe
fördert Kraftstoff dann in einen Kraftstoffspeicher, von
wo aus er dann an mit dem Kraftstoffspeicher hydraulisch gekoppelte
Injektoren verteilt werden kann. Zwischen dem Kraftstofftank und
der Vorförderpumpe ist ein Regelventil angeordnet, durch
das ein Kraftstoffdurchfluss vom Kraftstofftank zur Vorförderpumpe eingestellt
werden kann. Bei geeigneter Ansteuerung des Regelventils kann in
dem Kraftstoffspeicher ein vorgegebener, von den Betriebsparametern
der Brennkraftmaschine abhängiger Druck erreicht werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einspritzanlage für
eine Brennkraftmaschine zu schaffen, durch die ein Betrieb der Brennkraftmaschine
mit sehr geringen Schadstoffemissionen und ein einfacher Aufbau
der Einspritzanlage ermöglicht werden.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen
Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Einspritzanlage
für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens einem mit einem
Kraftstoffspeicher hydraulisch ge koppelten Injektor, mit dem Kraftstoff
in einen Brennraum der Brennkraftmaschine einspritzbar ist, einer
Hochdruckpumpe zum Fördern von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank
in den Kraftstoffspeicher, einer stromabwärts der Hochdruckpumpe
angeordneten Rücklaufleitung, die ausgebildet ist zum Abführen
von Kraftstoff von der Hochdruckpumpe und/oder von dem Injektor,
und einer Vorrichtung zur Rückgewinnung von mechanischer
Energie, die hydraulisch gekoppelt ist mit der stromabwärts
der Hochdruckpumpe angeordneten Rücklaufleitung und mechanisch gekoppelt
ist mit der Hochdruckpumpe, wobei die Vorrichtung zur Rückgewinnung
von mechanischer Energie ausgebildet ist zum Übertragen
von mechanischer Energie aus dem von der Rücklaufleitung
abgeführten Kraftstoff auf die Hochdruckpumpe.
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Dies
ist besonders vorteilhaft, da damit eine Energieeinsparung in der
Einspritzanlage durch Nutzung der kinetischen Energie eines Kraftstoffleckagestroms,
der von der Rücklaufleitung abgeführt wird, für
den Antrieb der Hochdruckpumpe möglich ist. Insbesondere
ist so ein geringer Kraftstoffverbrauch ermöglicht. Des
Weiteren sind niedrige Antriebsmomente und geringe Kräfte
am Antrieb der Hochdruckpumpe möglich.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Hochdruckpumpe
der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine eine Antriebswelle
auf, die ausgebildet ist zum Antreiben der Hochdruckpumpe, wobei
die Antriebswelle der Hochdruckpumpe mechanisch gekoppelt ist mit
der Vorrichtung zur Rückgewinnung von mechanischer Energie.
Dies hat den Vorteil, dass mechanische Energie direkt von der Vorrichtung
zur Rückgewinnung von mechanischer Energie auf den Antrieb
der Hochdruckpumpe übertragen werden kann.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die
Vorrichtung zur Rückgewinnung von mechanischer Energie
auf eine Turbine mit einer Turbinenwelle, die mit der Antriebswelle
der Hochdruckpumpe mechanisch gekoppelt ist. Dies ist besonders vorteilhaft,
da Turbinen sich sehr gut für das Übertragen von
kinetischer Energie eines Fluids in Rotationsenergie eignen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Turbine
eine Pelton-Turbine. Pelton-Turbinen eignen sich sehr gut für
die Anwendung bei Fluiden mit einer hohen Druckdifferenz und geringem Durchsatz.
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In
einer weitern vorteilhaften Ausführungsform ist die Turbinenwelle
mittels eines Zahnrads, eines Riemens oder einer Kette mit der Antriebswelle der
Hochdruckpumpe gekoppelt. Damit ist eine einfache Übertragung
von mechanischer Energie von der Turbine auf die Hochdruckpumpe
möglich. Die Einspritzanlage kann so auch nachträglich
mit der Vorrichtung zur Rückgewinnung von mechanischer
Energie ausgerüstet werden. Außerdem ist es einfach möglich,
die Vorrichtung zur Rückgewinnung von mechanischer Energie
an einem von der Hochdruckpumpe entfernten Ort zu platzieren.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Turbinenwelle
und die Antriebswelle der Hochdruckpumpe koaxial angeordnet. Damit
ist eine einfache und kompakte Anordnung von Turbine und Hochdruckpumpe
auf einer gemeinsamen Welle möglich. Des Weiteren ist eine
direkte Übertragung von mechanischer Energie von der Turbine
auf die Hochdruckpumpe möglich.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Turbinenwelle
und die Antriebswelle der Hochdruckpumpe koaxial miteinander verzahnt.
Damit ist ein einfacher und kompakter Aufbau der mechanischen Kopplung
zwischen Turbinenwelle und der Antriebswelle der Hochdruckpumpe
möglich.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die
Vorrichtung zur Rückgewinnung von mechanischer Energie
eine Druckhaltevorrichtung auf. Damit kann mechanische Energie zeitlich
variabel von der Turbine auf die Hochdruckpumpe übertragen
werden, und der Einsatz der mechanischen Energie für die
Hochdruckpumpe kann zeitlich von dem Energieangebot der kinetischen
Energie des Kraftstoffleckagestroms entkoppelt werden.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist stromaufwärts
der Hochdruckpumpe eine Vorförderpumpe zur Förderung
von Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zu der Hochdruckpumpe angeordnet,
und die Vorförderpumpe weist eine Vorförderpumpenwelle
auf, die koaxial mit der Antriebswelle der Hochdruckpumpe angeordnet
ist. Damit ist eine einfache Anordnung der Vorförderpumpe,
der Hochdruckpumpe und gegebenenfalls der Turbine auf einer gemeinsamen
Welle möglich.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform hat die Einspritzanlage
eine stromabwärts der Vorförderpumpe und stromaufwärts
der Hochdruckpumpe abzweigende Rücklaufleitung, die ausgebildet
ist zum Abführen von Kraftstoff von der Vorförderpumpe
und die hydraulisch gekoppelt ist mit der Vorrichtung zur Rückgewinnung
von mechanischer Energie, die ausgebildet ist zum Übertragen
von mechanischer Energie aus dem von der stromabwärts der Vorförderpumpe
und stromaufwärts der Hochdruckpumpe abzweigenden Rücklaufleitung
abgeführten Kraftstoff auf die Hochdruckpumpe. Damit ist
auch eine Nutzung kinetischer Energie eines Kraftstoffleckagestroms
möglich, der von der stromabwärts der Vorförderpumpe
abzweigenden Rücklaufleitung abgeführt wird.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Rücklaufleitung
eine Injektorrücklaufleitung des mindestens einen Injektors.
Dies hat den Vorteil, dass eine Nutzung der kinetischen Energie
eines Kraftstoffleckagestroms möglich ist, der von der Injektorrücklaufleitung
abgeführt wird.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind nachfolgend anhand der schematischen
Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Blockschaltbild einer Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
in einer ersten Ausführungsform,
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2 ein
Blockschaltbild der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
in einer zweiten Ausführungsform,
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3 ein
Blockschaltbild der Einspritzanlage für eine Brennkraftmaschine
in einer weiteren Ausführungsform,
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4 eine
schematische Ansicht einer Pelton-Turbine der Einspritzanlage für
eine Brennkraftmaschine, und
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5 eine
schematische Ansicht einer Brennkraftmaschine.
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Elemente
gleicher Konstruktionen oder Funktionen sind figurenübergreifend
mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die
in der 1 dargestellte Einspritzanlage für eine
Brennkraftmaschine 50 (5) weist
einen Kraftstofftank 10 auf, aus dem mittels einer Vorförderpumpe 12 Kraftstoff
gefördert wird. Die Vorförderpumpe 12 ist
bevorzugt als Flügelzellenpumpe ausgeführt. Es
kann jedoch auch eine andere Pumpenart, z. B. eine Zahnradpumpe
oder eine Gerotorpumpe für die Vorförderung verwendet
werden. Die Vorförderpumpe 12 kann über
eine Vorförderpumpenwelle 13, die mit einer Motorwelle
der Brennkraftmaschine 50 (5) gekoppelt
ist, mechanisch angetrieben werden. Alternativ ist es jedoch auch
möglich, eine elektrisch betriebene Vorförderpumpe
einzusetzen, wodurch eine Steuerung der Förderleistung
der Vorförderpumpe 12 unabhängig von
der Förderleistung weiterer Pumpen möglich ist
(2 und 3).
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Die
Vorförderpumpe 12 ist ausgangsseitig mit einem
Vordruckregelventil hydraulisch gekoppelt, durch das der Kraftstoffdruck
an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 begrenzt
werden kann.
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Stromabwärts
der Vorförderpumpe 12 ist eine Hochdruckpumpe 14 zur
Förderung des Kraftstoffs in einen Kraftstoffspeicher 16 angeordnet.
Der Kraftstoffspeicher 16 ist mit der Hochdruckpumpe 14 über
eine Kraftstoffspeicherzuleitung 17 hydraulisch gekoppelt.
Die Hochdruckpumpe 14 kann vorzugsweise als Radialkolbenpumpe
oder als Reihenkolbenpumpe mit mehreren Zylindereinheiten ausgebildet
sein, wie sie zum Einsatz in Einspritzanlagen von Brennkraftmaschinen
bekannt sind. Die Hochdruckpumpe 14 kann über
eine Antriebswelle 15, die mit der Motorwelle der Brennkraftmaschine 50 (5) gekoppelt
ist, mechanisch angetrieben werden.
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Der
Kraftstoffspeicher 16 ist des Weiteren über Leitungen
mit einem Injektor 18 oder mehreren Injektoren 18 hydraulisch
gekoppelt. Jedem der Injektoren 18 ist ein Brennraum 53 der
Brennkraftmaschine 50 zugeordnet und jeder der Injektoren 18 kann
so angesteuert werden, dass Kraftstoff in den Brennraum 53 eingespritzt
wird. Durch die Hochdruckpumpe 14 kann der Kraftstoff,
der mittels der Injektoren 18 in die Brennräume 53 der
Brennkraftmaschine 50 eingespritzt werden soll, einen relativ
hohen Einspritzdruck erreichen.
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Überschüssiger
Kraftstoff kann von den Injektoren 18 als Injektorleckagestrom über
eine Rücklaufleitung 24 abgeführt werden.
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Zwischen
der Vorförderpumpe 12 und der Hochdruckpumpe 14 ist
ein Volumenstromregelventil 22 angeordnet, mit dem der
Kraftstofffluss von der Vorförderpumpe 12 in die
Hochdruckpumpe 14 einstellbar ist. Mittels eines Drucksensors 25,
durch den der Kraftstoffdruck in dem Kraftstoffspeicher 16 bestimmt
werden kann, sowie gegebenenfalls in Abhängigkeit von weiteren
Eingangsgrößen, kann das Volumenstromregelventil 22 so
angesteuert werden, dass eine niederdruckseitige Regelung des der Hochdruckpumpe 14 zugeführten
Kraftstoffstroms möglich ist.
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Die
Hochdruckpumpe 14 ist mittels einer stromabwärts
der Hochdruckpumpe 14 und stromaufwärts des Kraftstoffspeichers 16 abzweigenden Rücklaufleitung 19 mit
einem Druckregelventil 20 verbunden, das beispielsweise
abhängig von dem vom Drucksensor 25 ermittelten
Kraftstoffdruck im Kraftstoffspeicher 16 angesteuert werden
kann. Bei Überschreiten eines vorgegebenen Kraftstoffdrucks in
dem Kraftstoffspeicher 16 kann das Druckregelventil 20 öffnen
und ein Teil des von der Hoch druckpumpe 14 geförderten
Kraftstoffs kann als Ventilleckagestrom über die Rücklaufleitung 19 abgeführt werden.
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Stromabwärts
der Vorförderpumpe 12 und stromaufwärts
des Vordruckregelventils 28 zweigt eine als Spülleitung
ausgebildete Rücklaufleitung 30 ab, die ausgangsseitig
in das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 mündet,
so dass es möglich ist, das Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 während
des Betriebs mit Kraftstoff zu spülen. Damit kann eine
Kühlung und Schmierung der Hochdruckpumpe 14 bewirkt
werden. Der zu Spülungszwecken verwendete Kraftstoff kann
anschließend vom Gehäuse der Hochdruckpumpe 14 weiter über
die als Spülleitung ausgebildete Rücklaufleitung 30 abgeführt
werden.
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In
der als Spülleitung ausgebildeten Rücklaufleitung 30 sind
weiterhin eine Spülleitungsdrossel 34 und hydraulisch
in Serie hierzu ein Spülleitungsventil 32 angeordnet.
Die Spülleitungsdrossel 34 kann den Kraftstoffstrom
durch die als Spülleitung ausgebildete Rücklaufleitung 30 begrenzen.
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Durch
das Spülleitungsventil 32 kann der über
die als Spülleitung ausgebildete Rücklaufleitung 30 abzweigende
Kraftstoffstrom freigegeben werden, wenn ein vorgegebener Kraftstoffdruck
an der Ausgangsseite der Vorförderpumpe 12 überschritten wird.
Dabei muss sichergestellt sein, dass die Spülung der Hochdruckpumpe 14 erst
dann einsetzt, wenn der Betriebsdruck der Hochdruckpumpe 14 erreicht
ist. Dies ist erforderlich, da nur so sichergestellt werden kann,
dass nicht Kraftstoff über die als Spülleitung
ausgebildete Rücklaufleitung 30 abgezweigt wird,
so lange der Druckaufbau an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 noch
nicht abgeschlossen ist. Damit kann erreicht werden, dass der Druckaufbau
an der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 nicht verzögert
wird.
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Zum
Schutz der in der Einspritzanlage angeordneten Aggregate, insbesondere
der Pumpen 12, 14 und der Ventile 20, 22 sind
an geeigneten Stellen Filter 36, 38 angeordnet.
So ist zum Schutz der Vorförderpumpe 12 hydraulisch
zwischen dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 ein
erster Filter 36 vorgesehen. Des Weiteren ist zum Schutz
des Druckregelventils 20 ein zweiter Filter 38 angeordnet.
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Stromabwärts
von einer oder mehrerer der Rücklaufleitungen 19, 24, 30 ist
eine Vorrichtung 40 zur Rückgewinnung von mechanischer
Energie angeordnet. Die Vorrichtung 40 zur Rückgewinnung von
mechanischer Energie hat eine Turbine 41 mit einer Turbinenwelle 42,
die mit der Antriebswelle 15 der Hochdruckpumpe 14 mechanisch
gekoppelt ist.
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Die
Turbine 41 ist einem Turbinengehäuse 46 angeordnet
und in den hier dargestellten Ausführungsformen als Pelton-Turbine
ausgebildet. 4 zeigt die als Pelton-Turbine
ausgebildete Turbine 41 im Detail. Die Turbine 41 hat
mehrere Turbinenschaufeln 43, die im Falle der Pelton-Turbine
jeweils aus zwei Halbschalen gebildet sind. Die Vorrichtung 40 zur
Rückgewinnung von mechanischer Energie hat eine oder mehrere
Turbinendüsen 44, in die eine oder mehrere der
Rücklaufleitungen 19, 24, 30 münden. Über
die eine oder die mehreren Turbinendüsen 44 kann
der Leckagekraftstoff aus den Rücklaufleitungen 19, 24, 30 auf
die Turbinenschaufeln 43 aufgebracht werden, so dass die
Turbinenwelle 42 in Rotation versetzt wird. Der Leckagekraftstoff
fließt anschließend über die Sammelleitung 47 zum
Kraftstofftank 10 zurück.
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In
der in der 1 dargestellten Ausführungsform
der Einspritzanlage sind die Turbinenwelle 42, die Vorförderpumpen welle 13 und
die Antriebswelle 15 der Hochdruckpumpe 14 koaxial
angeordnet und mechanisch miteinander gekoppelt. Besonders vorteilhaft
ist, wenn die Turbinenwelle 42 mit der Vorförderpumpenwelle 13 und
der Antriebswelle 15 der Hochdruckpumpe 14 koaxial
miteinander verzahnt sind.
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In
der in 2 dargestellten Ausführungsform ist die
Turbinenwelle 42 mit der Antriebswelle 15 der
Hochdruckpumpe 14 mechanisch gekoppelt, während
die Vorförderpumpe 12 mit einem eigenen, von dem
Antrieb der Hochdruckpumpe 14 unabhängigen Antrieb
ausgestattet ist, und so unabhängig von der Hochdruckpumpe 14 Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank 10 fördern kann.
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In
der in 3 gezeigten Ausführungsform ist die Turbinenwelle 42 mittels
eines Riemens oder einer Kette 48 mit der Antriebswelle 15 der
Hochdruckpumpe 14 gekoppelt. Die Kopplung der Turbinenwelle 42 mit
der Antriebswelle 15 der Hochdruckpumpe 14 kann
auch über ein Zahnrad erfolgen. Eine Kopplung zwischen
der Turbinenwelle 42 und der Antriebswelle 15 der
Hochdruckpumpe 14 mittels des Zahnrads, des Riemens oder
der Kette 48 ist besonders vorteilhaft, wenn die Einspritzanlage
erst nachträglich mit der Vorrichtung 40 zur Rückgewinnung von
mechanischer Energie ausgestattet wird oder die Platzverhältnisse
eine von der räumlichen Anordnung der Antriebswelle 15 der
Hochdruckpumpe 14 unabhängige Anordnung der Turbinenwelle 42 erforderlich
machen.
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Zusätzlich
kann die Vorrichtung 40 zur Rückgewinnung von
mechanischer Energie eine Druckhaltevorrichtung aufweisen, die es
ermöglicht, eine zeitliche Entkopplung zwischen dem Anfall
von Leckagekraftstoff aus den Rücklaufleitungen 19, 24, 30 und
dem Bedarf an mechanischer Energie für die Hochdruckpumpe 14 und/oder
die Vorförderpumpe 12 zur erreichen.
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In 5 ist
die Brennkraftmaschine 50 gezeigt, mit einem Ansaugtrakt 51,
einem Motorblock 52, einem Zylinderkopf 54 und
einem Abgastrakt 56. Der Ansaugtrakt 51 umfasst
vorzugsweise eine Drosselklappe 58, einen Sammler 60 und
ein Saugrohr 62. Das Saugrohr 62 ist hin zu einem
Zylinder Z1 über einen Einlasskanal in den Brennraum 53 des Motorblocks 52 geführt.
Der Motorblock 52 umfasst ferner eine Kurbelwelle 64,
welche über eine Pleuelstange 66 mit einem Kolben 68 des
Zylinders Z1 gekoppelt ist.
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Der
Zylinderkopf 54 umfasst ein Gaseinlassventil 70 und
ein Gasauslassventil 72 sowie den Injektor 18.
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Neben
dem Zylinder Z1 sind bevorzugt noch weitere Zylinder Z2 bis Z4 vorgesehen.
In weiteren (nicht dargestellten) bevorzugten Ausführungsformen
weist die Brennkraftmaschine fünf, sechs oder acht Zylinder
auf.
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Im
Folgenden soll kurz die Funktion der Einspritzanlage für
die Brennkraftmaschine 50 beschrieben werden:
Die
Vorförderpumpe 12 fördert Kraftstoff
aus dem Kraftstofftank 10, wobei Verunreinigungen im ersten Filter 36 zwischen
dem Kraftstofftank 10 und der Vorförderpumpe 12 zurückgehalten
werden können. Der Druck am Ausgang der Vorförderpumpe 12 wird durch
das Vordruckregelventil eingestellt. Der Kraftstoff gelangt dann
zu dem Volumenstromregelventil 22. Durch das Volumenstromregelventil 22 wird
der Hochdruckpumpe 14 so viel Kraftstoff zur Verfügung gestellt,
wie vom Kraftstoffspeicher 16 benötigt wird. Mittels
der Hochdruckpumpe 14 wird der Kraftstoff über
die Kraftstoffspeicherzuleitung 17 an den Kraftstoffspeicher 16 geliefert.
Vom Kraftstoffspeicher 16 wird der Kraftstoff den Injektoren 18 zugeführt,
und von diesen in die Brennräume 53 der Brennkraftmaschine 50 eingespritzt.
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Der
für den Kraftstoffspeicher 16 erforderliche Kraftstoffdruck
wird durch das Druckregelventil 20 festgelegt. Steigt der
Druck in der Kraftstoffspeicherzuleitung 17 und damit im
Kraftstoffspeicher 16 zu stark an oder soll der Druck im
Kraftstoffspeicher 16 gezielt verringert werden, so kann
mittels des Druckregelventils 20 Kraftstoff in den Kraftstofftank 10 abgelassen
werden. In den Kraftstofftank 10 wird weiter Kraftstoff
aus der als Spülrücklaufleitung ausgebildeten
Rücklaufleitung 30 und der Rücklaufleitung 24 von
den Injektoren 18 zurückgeführt.
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In
der Startphase der Brennkraftmaschine 50 ist das Spülleitungsventil 32 geschlossen,
so dass ein Druckaufbau auf der Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 erfolgen
kann. Das Hubvolumen der Vorförderpumpe 12 ist
deutlich größer gewählt als das Fördervolumen
der Hochdruckpumpe 14, um so beim Start einen ausreichenden
Förderstrom zur Ansaugseite der Hochdruckpumpe 14 zu
gewährleisten.
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Die
Einspritzanlage ist so ausgelegt, dass in einem Volllastbetrieb
der Brennkraftmaschine 50 ein maximal benötigter
Kraftstofffördervolumenstrom der Hochdruckpumpe 14 sichergestellt
ist. In allen anderen Arbeitspunkten der Brennkraftmaschine 50 ist
es ausreichend, wenn die Hochdruckpumpe 14 einen im Vergleich
dazu geringeren Kraftstofffördervolumenstrom fördert.
Da die Vorförderpumpe 12 aber auch im Volllastbetrieb
der Brennkraftmaschine 50 eine höhere Kraftstoffmenge bereitstellen
kann als für diese erforderlich, ist es möglich,
dass sowohl im Teillastbetrieb als auch im Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine 50 Kraftstoffleckageströme über
die Rücklaufleitungen 19, 24, 30 abgezweigt
werden. Die von der als Spülrücklaufleitung ausgebildeten
Rücklaufleitung 30, der Rücklaufleitung 24 von
den Injektoren 18 und der Rücklaufleitung 19 zurückgeführten Kraftstoffleckageströme
werden über die eine oder die mehreren Turbinendüsen 44 in
die Vorrichtung 40 zur Rückgewinnung von mechanischer
Energie so eingebracht, dass ein Kraftstoffstrahl aus der Turbinendüse 44 oder
den Turbinendüsen 44 auf die Turbinenschaufeln 43 der
Turbine 41 trifft und die Turbine 41 um die Turbinenwelle 42 in
einer Drehrichtung D in Drehung versetzt. Die Rotationsbewegung
der Turbinenwelle 42 wird auf die Antriebswelle 15 der Hochdruckpumpe 14 und/oder
die Vorförderpumpenwelle 13 der Vorförderpumpe 12 übertragen.
Damit ist es möglich, den Antrieb der Hochdruckpumpe 15 und/oder
der Vorförderpumpe 12 zu unterstützen. Damit
kann erreicht werden, dass die kinetische Energie, die in den Kraftstoffleckageströmen
aus den Rücklaufleitungen 19, 24, 30 enthalten
ist, als Antriebsenergie für die Hochdruckpumpe 14 und/oder die
Vorförderpumpe 12 zurück gewonnen wird.
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Ist
die Turbine 41 insbesondere als Pelton-Turbine ausgebildet,
so ist dies besonders vorteilhaft, da Pelton-Turbinen insbesondere
für die Beaufschlagung mit Fluiden, das heißt
im vorliegenden Fall mit Kraftstoff ausgelegt sind, die eine hohe
Fluidgeschwindigkeit bei geringem Durchsatz haben.
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Mit
der vorgestellten Vorrichtung 40 zur Rückgewinnung
von mechanischer Energie kann eine Kraftstoffeinsparung in der Einspritzanlage
für die Brennkraftmaschine erreicht werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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