CN110685826A - 用于内燃机的水喷射设备的水获取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机(2)的水喷射设备(1)的水获取装置，包括至少一个用于储存水的水箱(5)、至少一个冷凝箱(50)和冷凝装置(51)，在所述冷凝装置上，水冷凝能够并且能够供应给冷凝箱(50)，所述水获取装置还包括至少一个连接管路(52)，所述连接管路将所述冷凝箱(50)与水箱(5)流体连通，其中，在连接管路(52)中布置有截止阀(53)，所述截止阀设置为用于截止或释放连接管路(52)，并且因此截止或释放冷凝箱(50)和水箱(5)之间的流体连通。根据本发明提出，水获取装置(100)还包括电子控制器(13)，所述电子控制器设置为用于打开和关闭所述截止阀(53)。

Description

用于内燃机的水喷射设备的水获取装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的水喷射设备的水获取装置。

背景技术

由于对减少二氧化碳排放的要求提高，内燃机越来越在燃料消耗方面被优化。然而，已知的内燃机在具有高负载的运行点中不能够在消耗方面被优化地运行，因为该运行受爆震倾向和高废气温度限制。一种可能的用于减小爆震倾向和用于降低废气温度的措施是喷射水。在此，通常存在单独的水喷射系统，以便能够实现水喷射。因此，例如由DE 102015 208 476 A1已知一种用于内燃机的水喷射系统。

在用于内燃机的水喷射系统中通常设置有水箱，使得随时可提供用于喷射到内燃机的进气管或者燃烧室中的水。附加地，在这种水喷射系统中，能够借助水获取装置例如从机动车中的内燃机废气系统或从机动车的周围环境获取水，并且将所述水例如也供应至水箱。水例如可以借助泵从水箱经由分配器装置被输送至喷射阀，然后，水通过该喷射阀例如被喷射到内燃机的进气管或燃烧室中。为此，如在用于燃料的喷射系统中那样，例如呈轨形式的分配器装置可以设置为，用于存储水并且将水分配到多个喷射阀上，然后，通过所述喷射阀可以喷射水。

发明内容

根据本发明提出一种用于内燃机的水喷射设备的水获取装置。该水获取装置包括用于存储水的水箱、至少一个冷凝箱和冷凝装置，在该冷凝装置上，水能够冷凝并且能够供应给冷凝箱，所述水获取装置还包括至少一个连接管路，该连接管路将冷凝箱与水箱流体连通，其中，在连接管路中布置有截止阀，该截止阀设置为用于截止或释放连接管路，并且因此截止或者释放冷凝箱和水箱之间的连接管路，其中，水获取装置还包括电子控制器，该电子控制器设置为用于打开和关闭截止阀。

与现有技术相比，根据本发明的用于内燃机的水喷射设备的水获取装置具有以下优点：通过控制器和截止阀可以控制水从冷凝箱到水箱中的流入，并且因此可以选择性地将水从冷凝箱供应至水箱。通过在冷凝装置上的冷凝，例如从周围空气获取水并且将水收集在冷凝箱中。水箱中的水设置为用于被喷射到内燃机中，因此必须具有高的水质。通过冷凝而获取的并且在冷凝箱中收集的水具有变化的水质，该水质例如与环境影响、例如获取冷凝水的周围空气的污染程度有关。通过截止阀和控制器可以将水根据质量要求和冷凝水的质量选择性地从冷凝箱供应给水箱。为此，控制器可以打开或关闭截止阀。为此，截止阀的打开或关闭能够由控制器例如根据数据来控制。这些数据例如能够描述冷凝水的质量和/或水箱中水的质量和/或获取水的周围空气的质量。因此，经由水获取装置可以通过冷凝获取水，其中，保证水箱中的、用于喷射到内燃机中的水的高质量。因此，可以借助在机动车中的车载水获取装置例如由空调冷凝水获取水并且将水提供给将水喷射到内燃机中的水喷射系统。通过从空调冷凝水获取水来提高水喷射系统中的水的可用性。从空调冷凝器获取水能够实现在大的发动机特性曲线范围内使用水喷射，例如为了优化消耗。来自周围空气的冷凝水可以通过水获取装置有利地选择性且高效地被用于水喷射。在此有利地，水获取装置可以被用于不同的水喷射系统。水获取装置例如可以被用于将水喷射到内燃机的进气管中的水喷射系统，或者也可以被用于将水例如作为与燃料的乳化液直接喷射到内燃机的燃烧室中的水喷射系统。

下面说明本发明的其它有利构型和扩展方案。

根据一个有利的实施例设置，电子控制器设置为用于根据至少一个环境值控制截止阀。因此，可以有利地根据环境值打开或关闭截止阀，并且因此有利地控制水从冷凝箱到水箱的流入。因此，当由于例如通过环境值描述的空气污染高而例如不能保证冷凝箱中冷凝液的质量时，截止阀被关闭，并且因此防止冷凝水从冷凝箱流入至水箱。

根据一个有利的实施例设置，电子控制器设置为，当环境值低于环境极值时，保持截止阀打开和/或当环境值超过环境极值时，保持截止阀关闭。环境极值可以这样地选择，使得该环境极值相当于在冷凝箱中的冷凝水恰好还具有符合水喷射设备对水质量要求的质量时的极限。因此，环境值例如可以是指示周围空气的污染程度的值并且环境极值可以是指示周围空气的污染程度极限的值，在该值时，从所述周围空气冷凝的水恰好还具有允许用于水喷射的质量。

根据一个有利的优选实施例设置，电子控制器具有互联网连接，其中，电子控制器设置为用于根据环境数据求取环境值，其中，借助互联网连接接收环境数据。例如描述空气污染的环境数据全球范围地在测量站被确定并且例如通过智能手机应用程序(Smartphone-Apps)或者其它服务在互联网中被提供。有利地，这些环境数据可以通过互联网连接被接收并且提供给控制器。因此有利地，通过互联网连接可以接收地点和时间上动态的环境数据，所述环境数据向控制器描述在当前地点处的瞬时空气污染。因此可以动态地控制并且根据当前空气污染打开或关闭截止阀。因此，保证高效地获取水，用于水喷射设备。

根据一个有利的实施例设置，冷凝箱包括用于测量冷凝箱中冷凝液质量的第一质量传感器，其中，电子控制器设置为用于根据由第一质量传感器求出的第一质量数据打开和关闭截止阀。第一质量数据反映冷凝箱中冷凝液的质量并且可以有利地被电子控制器处理并且被用于控制截止阀。因此，例如可以基于第一质量数据单独地控制截止阀或者也由第一质量数据例如与环境数据的组合地控制截止阀。通过冷凝箱中的第一质量传感器能够实现可靠且直接地监控冷凝水的质量。当无环境值可用或者例如也应进行冷凝水质量的冗余确定时，例如可以使用第一质量传感器。

根据一个有利的实施例设置，水箱包括用于测量水箱中水的质量的第二质量传感器，其中，电子控制器设置为用于根据由第二质量传感器求出的第二质量数据打开和关闭截止阀。第二质量数据反映水箱中水的质量并且可以有利地被电子控制器处理并且被用于控制截止阀。因此，例如可以基于第二质量数据求取，多少冷凝水还能够从冷凝箱被供应给水箱，使得还确保水箱中水的允许质量。通过水箱中的第二质量传感器能够实现可靠且直接地监控水箱中水的质量。

根据一个有利的实施例设置，电子控制器设置为用于根据第一质量传感器的第一质量数据并且根据第二质量传感器的第二质量数据，尤其根据质量差控制截止阀。通过这种控制可以有利地实现由来自冷凝箱的冷凝水与来自水箱的、例如也可以被手动注入的水组成的混合比，使得混合物具有足够用于水喷射的质量。

根据一个有利的实施例设置，水箱包括液位传感器，其中，电子控制器设置为，当由液位传感器求出的液位超过极限液位时，关闭截止阀。因此可以有利地防止，冷凝水进一步从冷凝箱流到水箱中，尽管该水箱已被充满。

根据一个有利的实施例设置，所述截止阀构造为电磁阀。

此外有利地，水喷射设备包括根据本发明的水获取装置，其中，水喷射设备还包括至少一个用于将水喷射内燃机中的喷射阀和至少一个用于将水从水箱输送到喷射阀中的输送元件，其中，所述输送元件通过至少一个第一管路与水箱连接，其中，所述输送元件通过至少一个第二管路与喷射阀连接。在此有利地，水获取装置可以被用于不同的水喷射系统，例如用于将水喷射到内燃机的进气管中的水喷射系统或者也用于将水例如作为与燃料的乳化液直接喷射到内燃机的燃烧室中的水喷射系统。

附图说明

在附图中示出并且在下面的说明中详细地阐明本发明的实施例。附图示出了：

图1具有水喷射设备的内燃机的示意图，

图2用于将水喷射到内燃机的进气管中的水喷射设备的第一实施例的示意图，

图3用于将由水和燃料组成的乳化液喷射到内燃机的燃烧室中的水喷射设备的第二实施例的示意图，

图4在水喷射设备的第一实施例中的水获取装置的第一实施例的示意图，

图5在水喷射设备的第一实施例中的水获取装置的第二实施例的示意图，

图6在水喷射设备的第二实施例中的水获取装置的第一实施例的示意图，

图7在水喷射设备的第二实施例中的水获取装置的第二实施例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图根据不同的实施例说明内燃机2的水喷射设备1和用于内燃机2的水喷射设备1的水获取装置100。

在图1中示意性地示出水喷射设备1与内燃机2的第一实施例。内燃机2具有多个汽缸。内燃机2的每个汽缸包括一个燃烧室20，在该燃烧室中，活塞21能够往复运动。此外，内燃机2的每个汽缸例如具有一个进气通道22，经由该进气通道将空气供应至燃烧室20。废气经由废气通道23被排出。为此，在进气通道22上布置有进气阀25并且在废气通道23上布置有排气阀26。此外，附图标记24标明燃料喷射阀。

在此，水喷射设备1是将水喷射到内燃机2中的喷射设备。在此，除水以外也可以将其它介质与水混合并且与水一起被储存、输送和喷射。

水喷射设备1包括至少一个喷射阀6。该喷射阀6在图1和图2所示的实施例中布置在进气通道22上。喷射阀6将水喷射到内燃机2的进气通道22中。喷射阀6例如被电子控制器13操控。在该实施例中，每个汽缸设置有一个喷射阀6。替代地，为了能够更好地制备或者为了提高每个燃烧循环的最大可喷射的水量，每个汽缸布置有两个喷射阀6。然而，例如也可以仅设置一个喷射阀6，用于所有汽缸。

在图2中示出水喷射设备1的第一实施例。水喷射设备1包括水箱5，在该水箱中储存有水。此外，水喷射设备1包括喷射阀6。该喷射阀6例如可以附接在分配器9上，所述分配器将水分配到喷射阀6上。该喷射阀6设置为用于将水喷射到机动车的内燃机2中。喷射阀6通过管路7、8与水箱5连接。管路7、8包括将水箱5与输送元件3连接的第一管路7。此外，管路7、8包括将输送元件3与喷射阀6连接的第二管路8。

输送元件3例如可以构造为泵。输送元件3例如集成到输送模块60中。输送元件3可以将水从水箱5输送至喷射阀6。

输送元件3将管路7、8划分为第一管路7和第二管路8。在此，水箱5通过第一管路7与输送元件3连接。此外，输送元件3通过第二管路8与喷射阀6连接。因此，来自水箱5的水可以经由第一管路7被输送至输送元件3、进一步经由第二管路8被输送至喷射阀6。

然后，喷射阀6将水喷射到内燃机2中。在此，如在图1中所示那样，水例如可以被喷射到进气通道22中。

在水喷射设备1的第一实施例中，将水喷射到内燃机的进气通道22中，与该第一实施例相反地，在水喷射设备1的第二实施例中，将水与燃料混合并且与燃料一起直接喷射到内燃机2的燃烧室20中。在图3中示出水喷射设备1的第二实施例。

在水喷射设备1的第二实施例中，水喷射设备1包括用于储存水的水箱5。此外，水喷射设备1包括喷射阀6，所述喷射阀在该实施例中设置为用于将水与燃料混合。为此，水通过喷射阀6供应给高压泵70。然后，水例如可以在高压泵70中与燃料混合成由水和燃料组成的乳化液，所述燃料例如经由燃料管路71供应给高压泵70。由水和燃料组成的乳化液在第二实施例中从高压泵70经由乳化液管路72被输送至分配器9。分配器9将由燃料和水组成的乳化液分配到燃料喷射阀24上，通过所述燃料喷射阀将乳化液喷射到内燃机2的燃烧室20中。

此外，水喷射设备1在第二实施例中包括例如可以构造为泵的输送元件3。该输送元件3可以将水从水箱5输送至喷射阀6。

输送元件3将管路7、8划分为第一管路7和第二管路8。在此，水箱5通过第一管路7与输送元件3连接。此外，输送元件3通过第二管路8与喷射阀6连接。因此，来自水箱5的水可以经由第一管路7被输送至输送元件3、进一步经由第二管路8输送至喷射阀6。

在图4至7中示出水获取装置100的两个实施例。水获取装置100的这两个实施例可以使用在不同的水喷射设备1中。图4和图5示出在水喷射设备1的第一实施例中的水获取装置100的这两个实施例。图6和图7示出在水喷射设备1的第二实施例中的水获取装置100的这两个实施例。

水获取装置100包括用于储存水的水箱5并且还包括冷凝箱50。冷凝箱50设置为用于存储在冷凝装置51上通过冷凝例如来自周围空气的水而获得的水。水箱5与冷凝箱5流体连通。该流体连通通过连接管路52建立。通过连接管路52，水可以从冷凝箱50被引导到水箱5中。

在连接管路52中布置有截止阀53。该截止阀53例如可以构造为电磁阀。截止阀53设置为用于截止或释放连接管路52。通过截止连接管路来截止并且因此中断冷凝箱50和水箱5之间的流体连通。通过释放连接管路52来释放冷凝箱50和水箱5之间的流体连通并且水能够从冷凝箱50流到水箱5。

此外，水获取装置100包括电子控制器13。该电子控制器13设置为用于打开和关闭截止阀53。在此，例如可以根据至少一个环境值控制截止阀53。

在此，例如可以根据环境极值控制截止阀53。因此，例如当环境值低于环境极值时，截止阀53可以打开。当环境值超过环境极值时，截止阀53可以关闭。因此防止将不符合对水喷射的质量要求的冷凝水供应给水箱5。环境极值可以这样地选择，使得该环境极值相当于在冷凝箱中的冷凝水恰好还具有符合水喷射设备对水质量要求的质量时的极限。因此，环境值例如可以是指示周围空气的污染程度的值并且环境极值可以是指示周围空气的污染程度极限的值，在该值时，从所述周围空气冷凝的水恰好还具有允许用于水喷射的质量。

作为环境值例如可以测量PM10(直径小于210μm的悬浮粉尘颗粒)的浓度、PM2.5(直径小于2.5μm的悬浮粉尘颗粒)的浓度或者SO₂(二氧化硫)的浓度的大小并且将其与相应的环境极值比较。由不同环境值的组合也是可能的。

如在图4至7中所示地，控制器13例如具有互联网连接60。控制器13可以从互联网连接60接收数据。这例如可以是环境数据，基于该环境数据求取环境值。在此，电子控制器13这样地设置，使得该电子控制器根据接收到的环境数据求取环境值。

此外，水获取装置100可以包括第一质量传感器61和/或第二质量传感器62。在此，第一质量传感器61设置为用于测量冷凝箱50中的冷凝液的质量。为此，第一质量传感器61例如布置在冷凝箱50上。第二质量传感器62设置为用于测量水箱5中水的质量。为此，第二质量传感器62例如布置在水箱5上。由第一质量传感器61求出第一质量数据。第一质量数据代表冷凝箱50中水的质量。由第二质量传感器62求出第二质量数据。第二质量数据代表水箱5中水的质量。电子控制器13例如设置为用于根据第一质量数据和/或根据第二质量数据打开和关闭截止阀53。质量传感器61、62例如可以是用于测量冷凝箱50中或者水箱5中水的导电性的传感器。导电性可以给出关于水的质量的说明。因此，例如特别适用于喷射到内燃机中的无矿物质的水呈现不导电性或非常低的导电性。导电性随着升高的颗粒物浓度而提高。因此，导电性是水的质量的指示器。导电性可以在质量数据中体现并且被电子控制器13考虑到截止阀53的控制中。在此，例如可以由冷凝箱50中水的质量和水箱5中水的质量构成差。

在图4和图6所示的水获取装置100的第一实施例中，在水箱5中仅设置有第二质量传感器62。在图5和图7所示的水获取装置100的第二实施例中，第一质量传感器51设置在冷凝箱50上并且第二质量传感器62设置在水箱5上。

如在图5和图7中所示地，水获取装置还可以包括液位传感器63。在此，电子控制器13可以这样地设置为，当由液位传感器求出的液位超过极限液位时，关闭截止阀53。

当然，另外的实施例和所示实施例的混合形式也是可能的。

Claims (10)

1.一种用于内燃机(2)的水喷射设备(1)的水获取装置，所述水获取装置包括：

-至少一个用于储存水的水箱(5)、至少一个冷凝箱(50)和冷凝装置(51)，在所述冷凝装置上，水能够冷凝并且能够供应给冷凝箱(50)，

-至少一个连接管路(52)，所述连接管路将所述冷凝箱(50)与所述水箱(5)流体连通，

其中，在连接管路(52)中布置有截止阀(53)，所述截止阀设置为用于截止或释放所述连接管路(52)，并且因此截止或释放所述冷凝箱(50)和所述水箱(5)之间的流体连通，

其中，所述水获取装置(100)还包括电子控制器(13)，所述电子控制器设置为用于打开和关闭所述截止阀(53)。

2.根据权利要求1所述的水获取装置，其特征在于，所述电子控制器(13)设置为用于根据至少一个环境值控制所述截止阀(53)。

3.根据权利要求2所述的水获取装置，其特征在于，所述电子控制器(13)设置为，当所述环境值低于环境极值时保持所述截止阀(53)打开，和/或，当所述环境值超过环境极值时保持所述截止阀(53)关闭。

4.根据权利要求2或3所述的水获取装置，其特征在于，所述电子控制器(13)具有互联网连接(60)，其中，所述电子控制器(13)设置为用于根据环境数据求取所述环境值，其中，借助所述互联网连接(60)接收所述环境数据。

5.根据前述权利要求中任一项的水获取装置，其特征在于，所述冷凝箱(50)包括用于测量所述冷凝箱(50)中的冷凝液的质量的第一质量传感器(61)，其中，所述电子控制器(13)设置为用于根据由所述第一质量传感器(61)求出的第一质量数据打开和关闭所述截止阀(53)。

6.根据前述权利要求中任一项的水获取装置，其特征在于，所述水箱(5)包括用于测量所述水箱(5)中的水的质量的第二质量传感器(62)，其中，所述电子控制器(13)设置为用于根据由所述第二质量传感器(62)求出的第二质量数据打开和关闭所述截止阀(53)。

7.根据权利要求5或6所述的水获取装置，其特征在于，所述电子控制器(13)设置为用于根据所述第一质量传感器(61)的第一质量数据并且根据所述第二质量传感器(62)的第二质量数据、尤其根据质量差控制所述截止阀(53)。

8.根据前述权利要求中任一项的水获取装置，其特征在于，所述水箱(5)包括液位传感器(63)，其中，所述电子控制器(13)设置为，当由所述液位传感器(63)求出的液位超过极限液位时，关闭所述截止阀(53)。

9.根据前述权利要求中任一项的水获取装置，其特征在于，所述截止阀(53)构造为电磁阀。

10.一种水喷射设备，所述水喷射设备包括根据权利要求1至9中任一项的水获取装置(100)，其中，所述水喷射设备(1)还包括至少一个用于将水喷射到所述内燃机(2)中的喷射阀(6)和至少一个用于将水从所述水箱(5)输送到所述喷射阀(6)中的输送元件(3)，其中，所述输送元件(3)通过至少一个第一管路(7)与所述水箱(5)连接，其中，所述输送元件(3)通过至少一个第二管路(8)与所述喷射阀(6)连接。

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