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.

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.

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. 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.

Die Volumenzunahme des Reduktionsmittels beim Gefrieren beträgt typischerweise ungefähr 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. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Kolbenpumpe als Vorforderpumpe eines Einspritzsystems für Reduktionsmittel ausgebildet ist. Dabei dient die Vorforderpumpe der Förderung von Reduktionsmittel aus einem Reduktionsmittelreservoir zu einer Hochdruckpumpe. Die Vorforderpumpe 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

Vorforderpumpe 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.

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.

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 Vorforderpumpe bei einem Betriebsdruck von bis zu 3 bar verwendet. 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. 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. 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. 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. Es wird auch ein Ausfuhrungsbeispiel 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.

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.

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.

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.

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. 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.

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.

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. 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.

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.

Bei einem bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel 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.

Es wird ein Ausfuhrungsbeispiel 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. 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.

Bevorzugt handelt es sich bei der kompressiblen Flüssigkeit um ein Öl, besonders bevorzugt ist die kompressible Flüssigkeit ein Hydrauliköl.

Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Kolbenpumpe bevorzugt, das sich dadurch

auszeichnet, dass die Füllung einen Schaum, insbesondere einen Hartschaum, einen geschlossenporigen 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.

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. Es wird auch ein Ausfuhrungsbeispiel 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.

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.

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.

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.

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. 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.

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.

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.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer

Kolbenpumpe, und

Fig. 2 eine entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der

Kolbenpumpe.

Fig. 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.

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.

Der Förderkolben 11 weist eine dem Förderraum 9 zugewandte Stirnfläche 13 auf.

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.

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. 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.

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. 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.

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.

Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausfuhrungsbeispiels der

Kolbenpumpe 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, sodass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Der

Förderkolben 1 1 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.

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.

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. 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.

Es ist auch möglich, dass als Füllung 31 eine kompressible Flüssigkeit, insbesondere ein Öl, besonders bevorzugt ein Hydrauliköl verwendet wird.

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. 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 Polyamidoder 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.

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.