CN109469563B - 具有至少两个箱的水喷射设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机的水喷射设备(1)，包括：至少一个用于喷射水的第一水喷射器(2)、用于储存水的第一箱(3)、用于储存水的第二箱(4)、从第一箱(3)到水喷射器(2)的第一水管(11)、从第二箱(4)到第一水管(11)的第二水管(12)，和正好一个唯一的泵(5)，所述泵布置在第一水管(11)中，其中，唯一的所述泵(5)构造为双重作用的泵，所述泵可以朝第一方向和朝与所述第一方向相反的第二方向输送。

Description

具有至少两个箱的水喷射设备

技术领域

本发明涉及一种具有多个水箱和正好一个唯一的泵装置的水喷射设备。

背景技术

为了实现减少爆震倾向和降低高的废气温度，已知在内燃机中借助水喷射设备将水喷射到燃烧室中和/或内燃机的进气系中。在此，在内燃机运行时必须保证，总是存在足够的水用于喷射。在此，尤其在车辆中的使用时可能有利的是，车辆的使用者不必亲自将水补充到水箱中。因此，必须尽可能大地设计所需要的水箱。然而，这也包含缺点：对此在车辆中通常不存在相应的安装空间。

发明内容

与之相对地，根据本发明的水喷射设备具有以下优点：可以将明显更大量的水尤其储存在车辆中，其中，使结构上的费事保持在极限内。根据本发明，这通过以下方式实现：设置第一和第二箱，以便储存水。此外，设置至少一个用于将水喷射到燃烧室中或者内燃机的进气系中的水喷射器。该水喷射器通过第一水管与第一箱连接，并且，第二箱通过第二水管与第一水管连接。

此外，根据本发明，设置正好一个唯一的泵，所述泵布置在第一水管中。该唯一的泵构造为双重作用的泵。即所述泵能够朝两个方向运行并且因此可以使输送方向逆转。由此，根据本发明可以使用多个箱，尽管仅正好一个唯一的泵是必需的。由此，尽管设置至少两个水箱却可以保持用于水喷射设备的成本低。

在下面示出本发明的优选的扩展方案。

优选在第一和第二水管中分别布置有第一和第二截止阀。由此能够实现第一或者第二箱的简单地接入和切断。

当第二水管在泵和第一箱之间通到第一水管中时，能够实现对箱特别简单的操控。由此，为了提取水，泵可以分别朝相同的方向运行用于从两个箱中提取水。为了排空第一水管和水喷射器，泵然后被反向地运行。

根据本发明的一个替代的优选构型，第二水管在泵和水喷射器之间的区域中通到第一水管中。由此，第二箱可以被用作唯一的储备箱并且在不进行水喷射的阶段中将水从第二箱换吸到第一箱中。由此，第一箱可以作为主箱被运行，并且第二箱仅是储备箱，不直接从该储备箱输送到水喷射器。

此外，根据本发明的另一优选的构型设置一个回流管，所述回流管从第一管路从泵和水喷射器之间的区域分支并且导向第一箱。优选地，在回流管中布置有止回阀。在此，除将水引回的功能外，回流管也能够承担从第二箱到第一箱的输送线的功能。

代替截止阀，替代地优选在第一水管中布置有两位三通换向阀，其中，第二水管从第二箱通到两位三通换向阀上。因此，代替在第一和第二水管中的两个截止阀，仅需要一个唯一的换向阀。由此，尤其可以节省结构空间。在此，两位三通换向阀在第一水管中布置在泵和水喷射器之间。

进一步优选地，替代地，水喷射设备包括三位三通换向阀，所述三位三通换向阀在第一水管中布置在泵和水喷射器之间。在此，第二水管从第二箱通到三位三通换向阀上。由此也可以取消泵和第一水箱之间的截止阀。在此，第二箱同样仅用作储备箱，使得在主动地运行水喷射时仅从第一箱提取水。

进一步优选地，水喷射设备包括第三箱和第三水管。第三水管将第三箱与第一水管连接。由此可以通过设置第三箱获得还更大的水体积，其中，尽管如此，仅需要唯一的双重作用的泵。

优选地，在第三水管中布置有第三截止阀。替代地设置第二两位三通换向阀，所述第二两位三通换向阀在第一水管中布置在泵和水喷射器之间，并且第三水管从第三箱通到所述第二两位三通换向阀上。

进一步替代地，设置第二两位三通换向阀，所述第二两位三通换向阀在第一水管中布置在泵和水喷射器之间，并且第三水管通到所述第二两位三通换向阀上。

进一步优选地，水喷射设备包括用于控制阀和泵的控制单元，其中，所述控制单元设置为用于根据内燃机的运行状态控制阀和泵。

特别优选地，控制单元设置为用于这样地控制阀和泵，使得当内燃机处于怠速中或处于部分载荷区域内或处于停止中时，从第一箱到第二箱或者反向地进行流体流动。

优选地，来自车辆的空调设备的冷凝液被供应给第一箱。在此，当第一箱达到预定的液面高度时，即尤当第一箱被完全充满时，控制单元设置为用于当第二箱未完全充满时，将水从第一箱换吸到第二箱中。由此，可以在第一箱中进一步地收集来自空调设备或者也来自其它来源的冷凝液。循环泵的另一优点在于，为了充注水，仅须在车辆上设置一个注入接管或类似结构，以便不苛求车辆的使用者对两个或三个箱彼此独立地进行充注。

此外，本发明涉及一种车辆的内燃机，其包括根据本发明的水喷射设备。在此，水喷射设备的水喷射器优选布置在内燃机上，以便将水直接喷射到燃烧室中和/或水喷射器布置在内燃机的进气系、尤其吸气管上。

附图说明

下面参照附图详细地说明本发明的优选的实施例。在此，相同的或功能相同的部件用相同的附图标记标出。在附图中示出：

图1根据本发明的第一实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图，

图2根据本发明的第二实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图，

图3根据本发明的第三实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图，

图4根据本发明的第四实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图，

图5根据本发明的第五实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图，

图6根据本发明的第六实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图，

图7根据本发明的第七实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图，

图8根据本发明的第八实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图，和

图9根据本发明的第九实施例的内燃机的水喷射设备的示意性的视图。

具体实施方式

图1示出根据本发明的第一优选实施例的水喷射设备1。

如从图1中可见，水喷射设备1包括多个水喷射器2，所述水喷射器布置在水轨6上。在图1中示意性地示出，在水喷射器2处，水直接喷射到燃烧室15中。然而应注意，也能够将水喷射到内燃机的进气系中或者不但直接喷射到燃烧室中而且喷射到内燃机的进气系中。

此外，水喷射设备1包括用于储存水的第一箱3和第二箱4。第一箱3通过第一水管11与水轨6连接。第二箱4通过第二水管12与第一水管11连接。

此外，唯一的双重作用的泵5布置在第一水管11中。如在图1中示意性地示出，所述双重作用的泵具有以下功能：能够实现朝第一方向和相反地朝第二方向的输送。这通过在图1中的双箭头表示。双重作用的泵5借助马达M被驱动。

如进一步从图1中可见，泵5将第一水管11划分为第一区域11a和第二区域11b。在此，第二水管12通到第一水管11的第一区域11a中。

此外，在第一水管11的第一区域11a中布置有第一截止阀21并且在第二水管12中布置有第二截止阀22。

此外，在第一和第二水管11,12中还分别布置有过滤器9，以便过滤供应给水喷射器2的水。

此外，回流管7从第一水管11的第二区域11b返回到第一箱3中。在此，在回流管7中布置有止回阀8。回流管7一方面用于将水从第二区域11b和水轨6引回以及也用于将水从第二箱4换吸到第一箱3中。

在第一箱3和第二箱4上分别布置有传感器组件10。传感器组件10优选包括水位传感器、水质传感器和温度传感器。

此外设置控制单元14，所述控制单元与两个箱3,4的传感器组件10以及与用于驱动泵5的马达M连接。此外，控制单元14还与第一和第二截止阀21,22连接，由于清楚性原因，这在图1中未示出。

此外，在第一和第二水管中还可以布置有压力传感器，所述压力传感器与控制单元14连接，以便保证在水轨6中的预定的压力水平。

因此，第一实施例的水喷射设备1具有正好两个箱和正好一个双重作用的泵5。

在此，水喷射设备1的功能如下：在内燃机运行时，通过水喷射器2喷射水。在此，在初始状态中通常以水充注第一和第二箱3,4。因此，对于正常运行，控制单元14可以打开第一截止阀21并且关闭第二截止阀22。在泵5运行时，则将水从第一箱3经由第一水管11导向水轨6并且从那里喷射到燃烧室15中。如果要第一箱3中的水位下降到预定值以下，则控制单元14设置为用于，将水喷射设备切换到第二箱14上。为此，关闭第一截止阀21并且打开第二截止阀22。在此，泵5朝与在从第一箱3吸入水时相同的方向运行。因此，就可以从第二箱4提取水。

此外，也能够借助水喷射设备1实现从第二箱4到第一箱3中的输送。为此，控制单元14可以根据内燃机的状态实施从第二箱4到第一箱3中的输送。为此，关闭第一截止阀21并且打开第二截止阀22。如果内燃机例如处于怠速中或者部分载荷中或者内燃机被关掉，可以通过泵5的运行和在第二截止阀22打开的情况下将水从第二箱4输送到第一水管11中并且从该第一水管经由回流管7输送到第一箱3中。

为了使优选使用了根据本发明的水喷射设备的车辆的使用者尽可能简单地进行操作，优选在该车辆上仅设置一个水注入接管。此外，优选也从车辆的正常运行中获取水，例如从车辆的空调设备中获取作为冷凝液的水，并且将其供应给两个箱3,4中的一个箱。

泵5构造为双重作用的泵并且也可以朝相反的方向运行、即从第二区域11b往回朝第一水管11的第一区域11a输送。由此，例如在车辆停放时可以抽空第二区域11b以及水轨6和水喷射器2，以便例如在冬天避免在这些构件中的水冻结。在此，优选至少在第一箱3中也设置加热装置，以便在冬天也保证储存在第一箱3中的水的液态集聚状态。在车辆停放的情况下同样关闭第一和第二截止阀21,22，以便提供泵5以及水喷射器的防溢水保护。

图2示出水喷射设备1的第二实施例，该第二实施例基本上相应于第一实施例。与第一实施例不同地，在第二实施例中，第二水管12这样布置，使得第二水管12通到第一水管11的第二区域11b中。在正常运行时，泵5朝第一方向运行，使得将水从第一箱3朝水轨6的方向输送。在切换运行时，泵5朝相反的方向运行并且打开两个截止阀21,22，使得可以将水从第二箱4换吸到第一箱3中。这尤其在内燃机处于怠速中或者部分载荷中或处于停止中时进行。此外，也可以将水从第一箱3换吸到第二箱4中。当然也可以将水从第二箱4泵吸到第一箱3中。

图3示出根据本发明的第三实施例的水喷射设备1。第三实施例基本上相应于第二实施例，其中，代替第二截止阀22，在第三实施例中设置第一两位三通换向阀。在此，第二水管12通到两位三通换向阀31上。如从图3中可见，在两位三通换向阀31的第一位态中建立泵5和水轨6之间的连接。图3示出两位三通换向阀31的该位态。在第二位态中建立泵5和第二箱4之间的连接。由此可以进行水从第二箱4到第一箱3中的换吸，或反向地，进行水从第一箱3到第二箱4中的换吸。然而，在该实施例中，第二箱4主要作为附加箱用于供给或用于补偿构造为主箱的第一箱3。在正常运行时，第一箱3被用作用于水喷射的箱，并且泵5在从第一箱3朝水轨6和水喷射器2方向的输送方向上运行。为了进行换吸，使泵5的输送方向逆转，并且切换两位三通换向阀，使得然后可以将水从第二箱4换吸到第一箱3中。

图4示出根据本发明的第四实施例的水喷射设备1。该实施例基本上相应于第三实施例，其中，代替两位三通换向阀，在第四实施例中设置三位三通换向阀41。在此，三位三通换向阀41具有第三位态，在该第三位态中，禁止水轨6和泵5或者第二水管12之间的连接。在此，第一和第二位态相应于在图3的两位三通换向阀31中的阀位态。在此，三位三通换向阀41的第三位态尤其可以被用于，在内燃机停止或者关掉的情况下用作泵5的防溢水保护和用于保持压力。如从图4中可见，在第四实施例中，回流管7在泵5和三位三通换向阀41之间的区域中从第一水管11分支。

图5示出根据本发明的第五实施例的水喷射设备1。与之前的实施例不同地，除第一和第二箱3,4外，第五实施例还具有第三箱16。第三箱16经由第三水管13与第一水管11连接。更准确地，第三水管13通到第一水管11的第二区域11b中。同样地，第二箱4的第二水管12通到第一水管11的第二区域11b中。第三截止阀23布置在第三水管13中并且与控制单元14连接。因此，第二箱4和第三箱16可以用作附加箱并且分别经由单独的截止阀22,23被这样地接入，使得在泵5的输送方向逆转时可以将水从第二或者第三箱4,16输送回到第一箱3中。从第一箱3到第二箱4或者从第一箱3到第三箱16的反向的输送方向也可以被用于加注附加箱。根据泵设计，在主动水喷射的情况下也能够实现水从第一箱3到第二箱4或者到第三箱16的这种转送。因此，第五实施例具有正好三个箱和正好三个截止阀。

图6示出根据本发明的第六实施例的水喷射设备。第六实施例基本上相应于第五实施例并且同样包括正好三个箱。然而，与第五实施例不同地，在第六实施例中，代替第二和第三截止阀设置第一两位三通换向阀31和第二两位三通换向阀32。如从图6中可见，第二水管12通到第一两位三通换向阀31上。第三水管13通到第二两位三通换向阀32上。在此，所述两个两位三通换向阀31,32的切换如在图3的第三实施例中所说明地进行。

图7示出本发明的第七实施例，该第七实施例基本上相应于第六实施例。然而，与第六实施例不同地，在第七实施例中，代替第二两位三通换向阀设置三位三通换向阀41，第三水管13通到该三位三通换向阀上。第二水管12如在第六实施例中那样通到第一两位三通换向阀31上。在此，没有截止阀或者是其它阀布置在第一水管11的第一区域11a中。

图8示出根据本发明的第八实施例的水喷射设备。第八实施例相应于第七实施例，其中，代替在第二水管12上的第一两位三通换向阀，在第二水管12中布置有第二截止阀22。

图9示出根据本发明的第九实施例的水喷射设备1。第九实施例也具有正好三个箱3,4和16。如在图9中所示，第三水管13通到泵5和水轨6之间的第二区域11b中。第二水管12在泵5和第一截止阀21之间的区段中通到第一水管11的第一区域11a中。在第二水管12中布置有第二截止阀22并且在第三水管13中布置第三截止阀23。所有截止阀以及泵5的马达M被控制单元14操控。因此，通过相应地打开和关闭三个截止阀21，22和23可以将水从第一箱3输送到第二箱4中或第三箱16中或者从第二箱4经由回流管7输送到第一箱3中或者从第三箱16经由泵5和第一水管11的第一区域11a输送到第一箱3中。尤其当内燃机不需要水喷射，例如在怠速或部分载荷或停止时，也可以将水从第三箱16输送到第二箱4中。此外，第二箱4也可以用于以水供给水喷射器2。那么此时，关闭第一截止阀21，使得可以将水从第二箱4输送到水喷射器2。如果不进行水喷射(例如在内燃机的停止时)并且水轨6中的压力上升超过预定的阈值，则将水经由回流管7输送回到第一箱3中。

Claims (14)

1.一种内燃机的水喷射设备（1），所述水喷射设备包括：- 至少一个用于喷射水的水喷射器（2），- 用于储存水的第一箱（3），- 用于储存水的第二箱（4），- 从所述第一箱（3）到所述水喷射器（2）的第一水管（11），- 从所述第二箱（4）到所述第一水管（11）的第二水管（12），和- 正好一个唯一的泵（5），所述泵布置在所述第一水管（11）中，- 其中，唯一的所述泵（5）构造为双重作用的泵，所述泵能够朝第一方向和朝与所述第一方向相反的第二方向输送，以便除将水从所述第二箱（4）泵吸到所述第一箱（3）中之外，还将水从所述第一箱（3）换吸到所述第二箱（4）中。

2.根据权利要求1所述的水喷射设备，其中，在所述第一水管（11）中布置有第一截止阀（21），并且，在所述第二水管（12）中布置有第二截止阀（22）。

3.根据权利要求2所述的水喷射设备，其中，所述第二水管（12）在所述泵（5）和所述第一箱（3）之间通到所述第一水管（11）中。

4.根据权利要求2所述的水喷射设备，其中，所述第二水管（12）在所述泵（5）和所述水喷射器（2）之间通到所述第一水管（11）中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的水喷射设备，此外包括回流管（7），所述回流管从所述第一水管（11）从所述泵和所述水喷射器（2）之间的区域（11b）分支并且导回到所述第一箱（3）。

6.根据权利要求1所述的水喷射设备，其中，在所述第一水管（11）中布置有两位三通换向阀（31），其中，所述第二水管（12）通到所述两位三通换向阀上，其中，所述两位三通换向阀布置在所述泵（5）和所述水喷射器（2）之间并且在第一位态中提供所述泵和所述水喷射器之间的连接并且在第二位态中提供所述泵（5）和所述第二箱（4）之间的连接。

7.根据权利要求1所述的水喷射设备，此外包括三位三通换向阀（41），所述三位三通换向阀在所述第一水管（11）中布置在所述泵（5）和所述水喷射器（2）之间并且在第一位态中提供所述泵（5）和所述水喷射器之间的连接在第二位态中提供所述泵和所述第二箱（4）之间的连接并且在第三位态中关闭所有附接在所述三位三通换向阀上的管路。

8.根据权利要求1、2、3、4、6和7中任一项所述的水喷射设备，此外包括第三箱（16）和第三水管（13），所述第三水管将所述第三箱（16）与所述第一水管（11）连接。

9.根据权利要求8所述的水喷射设备，其中，在所述第三水管（13）中布置有第三截止阀（23）。

10.根据权利要求8所述的水喷射设备，此外包括在所述第一水管（11）中布置在所述泵（5）和所述水喷射器（2）之间并且所述第三水管（13）通到其上的两位三通换向阀。

11.根据权利要求8所述的水喷射设备，此外包括在所述第一水管（11）中布置在所述泵（5）和所述水喷射器（2）之间并且所述第三水管（13）通到其上的三位三通换向阀。

12.根据权利要求2、3、4、6、7和9至11中任一项所述的水喷射设备，此外包括控制单元（14），用于控制所有截止阀或换向阀和/或用于控制驱动所述泵（5）的马达（M），其中，所述控制单元设置为用于，根据所述内燃机的运行状态进行控制。

13.根据权利要求12所述的水喷射设备，其中，所述控制单元（14）设置为用于，这样地进行所述控制，使得当所述内燃机处于怠速中或处于部分载荷区域内或者处于停止中时，从所述第一箱（3）到所述第二箱（4）或者反向地进行流体流动。

14.一种车辆的内燃机，所述内燃机包括根据前述权利要求中任一项所述的水喷射设备，其中，所述水喷射设备进行直接到燃烧室（15）中和/或吸气管中的水喷射。

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