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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Bereitstellung und Einbringung von Wasser in den Einlasskrümmer eines Verbrennungsmotors.
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Der Betrieb von Verbrennungsmotoren kann durch die dosierte Einbringung von Wasser in das zu verbrennende Luft-Kraftstoff-Gemisch optimiert werden. Dies ist grundsätzlich seit vielen Jahrzehnten bekannt, es finden sich entsprechende Ausführungsbeispiele unter anderem in Flugzeugen aus dem 2. Weltkrieg oder in PKW der Marke Oldsmobile aus den frühen 60er Jahren. In jüngerer Zeit haben wissenschaftliche Untersuchungen die Potenziale der Wassereinspritzung auch für direkt einspritzende Ottomotoren bestätigt.
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Bei Otto-Motoren unterdrückt Wassereinbringung vor allem das motorische Klopfen. Dadurch kann insbesondere bei aufgeladenen Motoren entweder die Leistung des Motors erhöht und/oder sein Wirkungsgrad verbessert werden. Bei Ottomotoren erschließt eine Wassereinbringung in den Einlassbereich des Verbrennungsmotors nahezu alle durch Wassereinbringung verfügbaren Vorteile.
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Bei Dieselmotoren können sich durch Wassereinbringung in die Ladung insbesondere Vorteile hinsichtlich der Ruß und / oder NOx-Emissionen ergeben. Allerdings ist bei Dieselmotoren oft eine aufwändigere Direkteinspritzung des Wassers in den Brennraum getrennt vom Kraftstoff oder emulgiert mit dem Kraftstoff notwendig, um alle durch Wassereinbringung verfügbaren Potentiale zu erschließen.
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Bisher konnten sich, trotz der bekannten Vorteile, Systeme zur Wassereinbringung in den Verbrennungsmotor im Rahmen der Serienfertigung von PKW nicht durchsetzen. Gründe dafür sind beispielweise die zusätzlichen Kosten, zusätzliche Masse und der benötigte Bauraum für die Ausrüstung eines PKW mit einem System zu Wassereinbringung in den Verbrennungsmotor. Auch kann die Anforderungen an den Kunden, für ein weiteres Betriebsmittel in Form eines ausreichenden Wasservorrats zu sorgen, die Zufriedenheit des Kunden und damit den wirtschaftlichen Erfolg eines Fahrzeugherstellers beeinträchtigen, der Fahrzeuge mit Systemen zur Wassereinbringung in den Motor auf den Markt bringt. Weiterhin erfordert die Gefahr eines Einfrierens des Wasservorrats konstruktive Vorkehrungen. Die bisher vorgeschlagenen Systeme wie eine elektrische Heizung erfordern noch weiter gesteigerten apparativen und damit Kostenaufwand und bergen weitere Nachteile wie ein Entladen der Fahrzeugbatterie oder erhöhten Kraftstoffverbrauch zur Erzeugung der benötigten Elektrizität.
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US 4503813A beschreibt eine Anordnung zur Kondensation von Wasser aus dem Abgas zur Bereitstellung von Wasser für eine Einbringung in den Einlasstrakt. Es wird unter anderem beschrieben, die Kondensationseinrichtung oberhalb eines Vorratsbehälters anzuordnen, damit das kondensierte Wasser durch Schwerkraft in den Vorratsbehälter fließt.
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US20040103859A1 beschreibt eine Anordnung zur Einbringung von Wasser in den Einlasstrakt. In dieser Anordnung wird ein Wasservorratsbehälter oberhalb einer Wassereinspritzdüse angeordnet, so dass das Wasser durch Schwerkraft in die Einspritzdüse strömen kann.
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WO2004025108A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Einbringung von flüssigem Additiv (Ceriumsalz) in den Einlassbereich eines Dieselmotors.
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US8375899B2 beschreibt ein Kraftstoffsystem, in welchem neben Kraftstoff auch Wasser in den Motor eingebracht wird. Das Wasser wird aus dem Abgastrakt oder dem Fahrzeug-Klima-System kondensiert und in einem abgeteilten Anteil des Kraftstofftanks gesammelt. Das gesammelte Wasser wird per Direkteinspritzung in den Verbrennungsmotor gebracht.
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US20110168128A1 beschreibt ein System, welches Wasser aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors kondensiert und dem Motor per Direkteinspritzung zuführt. Es wird erwähnt, dass das Wasser je nach Kraftstoff mit dem Kraftstoff vermischt und mit diesem gemeinsam dem Motor zugeführt werden kann.
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DE102007050511A1 beschreibt ein Verfahren zur Abscheidung von Wasser aus einer Fahrzeugklimaanlage zur Einbringung in einen Verbrennungsmotor.
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US8820270B2 beschreibt eine Anordnung zur Einspritzung von Wasser in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors und einer Vorrichtung zur Abscheidung des Wassers aus dem Abgas des Verbrennungsmotors.
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US4279223A beschreibt eine Vorrichtung und eine Anordnung zur Abscheidung von Wasser aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors. Das abgeschiedene Wasser wird dann einem modifizierten Vergaser und so schließlich dem Verbrennungsmotor zugeführt.
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EP2657473A2 beschreibt eine Vorrichtung zur Wassergewinnung aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors oder aus einer Klimaanlage. Das gewonnene Wasser wird mit einer Pumpe dem Verbrennungsmotor zur Verfügung gestellt.
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US20110138793A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Auskondensieren und Abscheiden von Wasser aus dem Abgas eines Verbrennungsmotors. Das gesammelte Wasser wird mittels einer Pumpe zum Kraftstoffeinlass des Verbrennungsmotors gefördert und dort mi dem Kraftstoff gemischt.
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Bisher ist keine Anordnung zur Einbringung von Wasser in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors bekannt, die nur geringen Kosten- und Raumbedarf bei Entwicklung und Herstellung des Fahrzeugs verursacht.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung zur Einbringung von Wasser in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen, die kostengünstig herzustellen ist und nur wenig Bauraum beansprucht.
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Eine zweite Aufgabe ist es, eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Anordnung zur Einbringung von Wasser in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors zur Verfügung zu stellen.
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Eine dritte Aufgabe ist es, ein Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor zur Verfügung zu stellen, in dem eine Einbringung von Wasser in den Einlassbereich des Verbrennungsmotors mit einer kostengünstigen und wenig Bauraum beanspruchenden Anordnung erfolgen kann.
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Die erste Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Einbringung von Wasser in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors nach Anspruch gelöst, die zweite Aufgabe durch eine Steuerungsvorrichtung nach Anspruch 8. Die dritte Aufgabe wird durch ein Fahrzeug nach Anspruch 10 gelöst. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
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Anspruch 1 beansprucht eine Anordnung zur Einbringung von Wasser in einen Einlasskrümmer eines Verbrennungsmotors. Dabei ist Wasser so zu verstehen, dass es sich auch um Mischungen aus Wasser und anderen Stoffen handeln kann, die geeignet sind die Verbrennung im Verbrennungsmotor vorteilhaft zu beeinflussen oder andere gewünschte Eigenschaften haben. Außerdem werden im folgenden Text die Worte Einlasskrümmer, Ansaugkrümmer und Saugrohr bedeutungsgleich verwendet.
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Die Anordnung aus Anspruch 1 umfasst einen ersten Wasserbehälter, einen Wassereinlass zum Einlassen von Wasser in den Einlasskrümmer und eine zwischen einem Einlasskrümmereinlass und dem Verbrennungsmotor angeordnete Drosselklappe. Dabei ist der erste Wasserbehälter höher angeordnet als der Wassereinlass. Der Wassereinlass mündet in den Einlasskrümmer stromabwärts der Drosselklappe. Ein unterer Bereich des ersten Wasserbehälters ist mit dem Wassereinlass fluidtechnisch verbunden, und ein oberer Teil des ersten Wasserbehälters ist stromabwärts der Drosselklappe mit dem Einlasskrümmer fluidtechnisch verbunden. Weiterhin ist ein Bereich des Einlasskrümmers stromaufwärts der Drosselklappe über einen Bypass mit dem Wassereinlass fluidtechnisch verbunden. Ein Bypassventil ist in dem Bypass so angeordnet, so dass es diesen unterbrechen kann.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht kann kostengünstig und platzsparen in ein Fahrzeug eingebaut werden, um das Einbringen von Wasser in den Einlassbereich des Verbrennungsmotors zu ermöglichen.
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In der erfindungsgemäßen Anordnung können der erste Wasserbehälter und der Einlasskrümmer wärmeleitend verbunden sein. Insbesondere können der erste Wasserbehälter und der Einlasskrümmer als ein integriertes Bauteil ausgeführt sein.
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Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch zusätzlich einen zweiten Wasserbehälter zum Sammeln von Wasser umfassen, der im oberen Bereich eine einen Druckausgleich mit der Umgebung ermöglichende Öffnung aufweist. Dabei ist der zweite Wasserbehälter tiefer angeordnet ist als der erste Wasserbehälter. Ein unterer Bereich des zweiten Wasserbehälters ist mit einem oberen Bereich des ersten Wasserbehälters über eine Leitung fluidtechnisch verbunden, wobei in der Leitung ein Rückschlagventil so angeordnet ist, dass Fluid, also zum Beispiel Wasser und/oder Luft, nur von dem zweiten Wasserbehälter zu dem ersten Wasserbehälter strömen kann. Die Öffnung des zweiten Wasserbehälters in die Umgebung dient zum Druckausgleich, da durch sie Luft aus der Umgebung nachströmen kann wenn Fluid aus dem zweiten Behälter gefördert wird. Die Öffnung zur Umgebung kann dabei auch als Überlauf ausgestaltet sein, durch welchen ein Rückstau von abgeschiedenem Wasser vermieden werden kann, wenn der zweite Wasserbehälter einen konstruktiv vorgesehenen Soll-Füllstand erreicht hat.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur Bereitstellung von Wasser kann auch ein Luft abkühlendes Bauteil einer Klimaanlage umfassen. In einem solchen Fall ist das Bauteil der Klimaanlage, an welchem eine bspw. für eine Fahrzeugkabine bestimmte Luft abgekühlt wird, höher angeordnet als der zweite Wasserbehälter. In üblichen Klimaanlagen ist dieses Bauteil zur Luftkühlung ein Verdampfer. Da an diesem Verdampfer die Luft gekühlt wird, kondensiert an ihm Wasser aus der Luft aus. Damit das auskondensierte Wasser durch Schwerkraft in den zweiten Wasserbehälter fließen kann, ist der Verdampfer der Klimaanlage oberhalb des zweiten Wasserbehälters angeordnet sein, Übliche Verdampfer für Klimaanlagen sind so ausgestaltet, dass das auskondensierte Wasser durch einen Ablauf eines Gehäuses durch Schwerkraft ins Freie abgeleitet wird.
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In einer erfindungsgemäßen Anordnung, sind das Luft abkühlende Bauteil der Klimaanlage und der zweite Wasserbehälter derart fluidtechnisch miteinander verbunden, dass von dem Luft abkühlenden Bauteil kondensiertes Wasser in den zweiten Wasserbehälter fließen kann. Dem Fachmann ist klar, dass bei ungewöhnlichen Klimaanlagenbauformen, bei denen die Luft nicht an einem Verdampfer abgekühlt wird, in der erfindungsgemäßen Anordnung an Stelle des Verdampfers ein anderes Klimaanlagenbauteil tritt, an welchem die Luft gekühlt wird.
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Die erfindungsgemäße Anordnung zur Bereitstellung von Wasser kann auch ein zur Wasserabscheidung ausgeführtes Bauteil einer Abgasrückführeinrichtung (AGR) umfassen. Dann ist das zur Wasserabscheidung ausgeführtes Bauteil der Abgasrückführeinrichtung höher angeordnet als der zweite Wasserbehälter, da abgeschiedenes Wasser durch Schwerkraft in den zweiten Wasserbehälter fließen soll. Es ist dem Fachmann klar, dass insbesondere ein Kühler der Abgasrückführeinrichtung (AGR-Kühler) geeignet ist, zur Wasserabscheidung ausgeführt zu werden. In einem solchen Fall muss der AGR-Kühler höher als der zweite Wasserbehälter angeordnet sein, da in dem Kühler Wasser aus dem Abgas auskondensiert und damit aus dem Abgas abgeschieden wird. Auch muss ein solcher AGR-Kühler ausgebildet sein, das auskondensierte Wasser abzuleiten. Wenn eine erfindungsgemäße Anordnung eine Abgasrückführeinrichtung umfasst, sind das zur Wasserabscheidung ausgeführtes Bauteil der Abgasrückführeinrichtung und der zweite Wasserbehälter derart fluidtechnisch miteinander verbunden, dass in dem zur Wasserabscheidung ausgeführten Bauteil kondensiertes Wasser in den zweiten Wasserbehälter fließen kann.
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In der erfindungsgemäße Anordnung zur Bereitstellung von Wasser kann zudem auch ein Abgasstrang vorhanden sein, der höher angeordnet ist als der zweite Wasserbehälter, wobei der Abgasstrang und der zweite Wasserbehälter derart fluidtechnisch miteinander verbunden sind, dass in dem Abgasstrang kondensiertes Wasser in den zweiten Wasserbehälter fließen kann.
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Ebenfalls Teil der Erfindung ist eine Steuerungsvorrichtung zum Steuern einer erfindungsgemäßen Anordnung, wie sie in Anspruch 8 definiert ist.
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Die Steuerungsvorrichtung ist so ausgeprägt, dass sie die Anordnung in einen ersten und zweiten Zustand versetzen kann. In dem ersten Zustand ist das Bypassventil geschlossen, und der Druck im Einlasskrümmer ist höher als der Umgebungsdruck (aufgeladener Betrieb). In diesem Zustand stellt sich dann im ersten Wasserbehälter, im Ansaugkrümmer stromabwärts der Drosselklappe und im Wassereinlass derselbe Druck ein, so dass kein Wasser aus dem ersten Wasserbehälter in den Einlasskrümmer eingebracht wird. Dieser Zustand bedeutet also aufgeladenen Betrieb ohne Wassereinbringung.
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In dem zweiten Zustand ist das Bypassventil geöffnet, und der Druck im Einlasskrümmer ist höher als der Umgebungsdruck (aufgeladener Betrieb). In diesem Zustand wird Wasser aus dem ersten Wasserbehälter durch den Wassereinlass durch eine Kombination aus Schwerkraft und Druckgefälle über die Drosselklappe in den Einlasskrümmer eingebracht. Dieser Zustand bedeutet also aufgeladenen Betrieb mit Wassereinbringung.
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Das Verhalten der erfindungsgemäßen Anordnung zur Einbringung von Wasser in den Einlasskrümmer im Saugbetrieb des Verbrennungsmotors ist analog. Im Saugbetrieb wird in der Regel keine Wassereinbringung gewünscht. Daher kann im Saugbetrieb das Bypassventil insbesondere geschlossen gehalten werden, so dass kein Wasser in den Einlasskrümmer eingebracht wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Steuerungsvorrichtung kann diese auch so ausgeprägt sein, dass sie die Anordnung in einen dritten Zustand versetzen kann, in dem der Druck stromabwärts der Drosselkappe niedriger als der Umgebungsdruck ist (Saugbetrieb) und das Bypassventil geschlossen ist. Der Druck aus dem Ansaugkrümmer stellt sich auch im ersten Wasserbehälter ein und liegt niedriger als im zweiten Wasserbehälter. Wenn die Druckdifferenz ausreichend ist, um die Schwerkraft zu überwinden, wird Wasser aus dem zweiten Wasserbehälter in den ersten Wasserbehälter gefördert.
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Die Steuerungseinrichtung kann je nach Ausbildung der Anordnung unterschiedlich an das Ansteuern der jeweiligen Anordnung angepasst sein. Die Steuerungseinrichtung kann eine andere Steuerungseinrichtung umfassen oder in eine solche, beispielsweise ein Motorsteuergerät, integriert sein.
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Ein Fahrzeug gemäß Anspruch 10, umfasst einen Verbrennungsmotor und eine erfindungsgemäße Anordnung zur Einbringung von Wasser in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors. Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug kann zudem auch eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung zur Steuerung der Anordnung umfassen.
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Bei einem erfindungsgemäßen Fahrzeug kann es sich um einen PKW oder LKW handeln. Aber auch eine Ausbildung als Wasserfahrzeug (Boot oder Schiff) oder als Motorrad ist denkbar.
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Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgend angeführten detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor. Das Ausführungsbeispiel wird anhand der Figur nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
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1 ein schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bereitstellung von Wasser und Einbringung in ein Verbrennungsmotor
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1 zeigt beispielhaft eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bereitstellung und Einbringung von Wasser in einen Einlasskrümmer 15 eines Verbrennungsmotors 3. In dieser Art kann die Anordnung beispielsweise in einem erfindungsgemäßen Fahrzeug verbaut sein. Ein erster Wasserbehälter 1 ist hier als Integralbauteil mit dem Einlasskrümmer 15 ausgeführt. Durch die Ausführung als Integralbauteil kann vorteilhaft vom Verbrennungsmotor 3 oder Einlasskrümmer 15 eine Wärme an den ersten Wasserbehälter 1 übertragen werden und so ein Einfrieren des Wassers im ersten Wasserbehälter 1 verhindert werden bzw. gefrorenes Wasser aufgetaut werden. In dem Einlasskrümmer 15 ist auch eine Drosselklappe 12 angeordnet.
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Eine Zuluft 13 strömt durch den Einlasskrümmer 15 und an der Drosselklappe 12 vorbei in den Verbrennungsmotor 3. Stromaufwärts der Drosselklappe 12 besitzt die Zuluft 13 einen Druck pv. Der Druck pv wird häufig auch als Ladedruck bezeichnet. Stromabwärts der Drosselklappe 12 besitzt die Zuluft 13 einen Druck ps, häufig auch als Saugrohrdruck bezeichnet. Je nach Stellung der Drosselklappe 12 und des Massenstroms der Zuluft 13 liegt ps mehr oder weniger weit unterhalb von pv. Wenn der Verbrennungsmotor ein aufgeladener Motor ist, können pv und ps auch über einem Umgebungsdruck pu liegen.
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Ein unterer Bereich des ersten Wasserbehälters 1 ist mit einem Wassereinlass 7 durch eine erste Leitung 6 fluidtechnisch verbunden. Dadurch kann Wasser von dem ersten Wasserbehälter 1 zu dem Wassereinlass 7 fließen. Ein oberer Bereich des ersten Wasserbehälters 1 ist mit dem stromabwärts der Drosselklappe 12 liegenden Bereich des Ansaugkrümmers 15 durch eine zweite Leitung 2 fluidtechnisch verbunden. Dadurch stellt sich auch im ersten Wasserbehälter 1 der Druck ps ein.
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Der Wassereinlass 7 ist im Saugrohr 15 stromabwärts der Drosselklappe 12 angeordnet. Der Wassereinlass 7 ist außerdem unterhalb des ersten Wasserbehälters 1 angeordnet, so dass Wasser durch Schwerkraft von dem ersten Wasserbehälter 1 zu dem Wassereinlass 7 strömt.
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Eine dritte Leitung 11 verbindet fluidtechnisch einen Bereich des Einlasskrümmers 15 stromaufwärts der Drosselklappe 12 mit dem Wassereinlass 7. In der dritten Leitung 11 ist ein Bypassventil 9 angeordnet. Dieses ist schaltbar ausgeführt, so dass es die dritte Leitung 11 verschließen oder öffnen kann. Wenn das Bypassventil 11 geöffnet ist, liegt am Wassereinlass 7 der Druck pv der Zuluft 13 stromaufwärts der Drosselklappe 12 an, der unter dem Druck ps liegt. Durch eine geeignete Konstruktion des Wassereinlasses 7 kann dieses Druckgefälle genutzt werden, um Wasser aus dem ersten Wasserbehälter 1 durch den Wassereinlass 7 in den Einlasskrümmer 15 einzubringen.
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Eine erfindungsgemäße Steuerungseinrichtung 10 ist im dargestellten Beispiel so ausgeführt, dass sie in ein Motorsteuergerät integriert ist. Die Steuerungseinrichtung kann daher das Bypassventil 9, die Drosselklappe 12, ein Abgasrückführsystem 16, ein Aufladesystem (nicht dargestellt) und auch eine Fahrzeugklimaanlage 14 ansteuern. Die Integration der Steuerungseinrichtung 10 in das Motorsteuergerät begünstigt eine bedarfsgerechte Wassereinbringung in den Einlasskrümmer 15, da das Motorsteuergerät für die Wassereinbringung relevante Größen wie pv und ps bestimmt. Durch Ansteuern des Bypassventils 9 kann die Steuerungseinrichtung 10 eine Wassereinbringung in den Einlasskrümmer 15 veranlassen wenn beispielsweise hoher Ladedruck pv bzw. Saugrohrdruck ps, hohe motorische Last oder hohe Temperaturen der Zuluft 15 vorliegen.
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Die dargestellte Anordnung umfasst weitere Komponenten, welche zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in den Einlasskrümmer 15 dienen. Ein Abgasrückführsystem 16 ist in einem Auslasstrakt des Verbrennungsmotors 3 angeordnet. Ein AGR-Kühler des AGR-Systems 16 ist oberhalb eines zweiten Wasserbehälters 18 angeordnet. Das Abgasrückführsystem 16 leitet in bekannter Weise einen Anteil eines Abgases 5 aus dem Auslasstrakt ab, kühlt diesen Anteil im AGR-Kühler ab und leitet ihn in den Einlasskrümmer 15 (Leitungen des Abgasrückführsystems 16 nicht dargestellt). Beim Kühlen des Anteils des Abgases 5 kondensiert in dem AGR-Kühler eine Menge Wasser aus. Der AGR-Kühler des Abgasrückführsystems 16 und der zweite Wasserbehälter 18 sind durch eine Leitung fluidtechnisch verbunden, durch welche das auskondensierte Wasser von dem AGR-Kühler des Abgasrückführsystems 16 durch Schwerkraft in den zweiten Wasserbehälter 18 fließt. So wird dem zweiten Wasserbehälter 18 im Betrieb des Verbrennungsmotors 3 Wasser zugeführt. Entsprechend kann auch im Abgasstrang 19 selbst kondensierendes Wasser dem Wasserbehälter 18 zugeführt werden, wenn wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel der Abgasstrang 19 über eine Leitung oder anderweitig mit dem Wasserbehälter 18 fluidtechnisch verbunden ist. Auch die Zufuhr von Wasser aus dem Abgasstrang 19 kann mit Hilfe der Schwerkraft geschehen.
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In der dargestellten Anordnung wird auch eine übliche Fahrzeugklimaanlage 14 zur Bereitstellung von Wasser genutzt. Bei üblichen Fahrzeugklimaanlagen 14 kondensiert an einem Klimaanlagenverdampfer Wasser aus. Dieser Klimaanlagenverdampfer ist dementsprechend oberhalb des zweiten Wasserbehälters 18 angeordnet. So kann kondensiertes Wasser durch Schwerkraft in den zweiten Wasserbehälter 18 fließen.
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Darüber hinaus ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch ein Einfüllstutzen vorhanden, über den Wasser in den Wasserbehälter 18 nachgefüllt werden kann, wenn die Fahrzeugklimaanlage 14, der AGR-Kühler des Abgasrückführsystems 16 und der Abgasstrang 19 nicht genügend Wasser liefern.
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Ein oberer Bereich des zweiten Wasserbehälters 18 ist auch mit einem Überlauf 17 ausgestattet. Zum einen kann so bei Erreichen eines konstruktiv vorgesehenen Maximalfüllstands überschüssiges Wasser ablaufen. Zum anderen stellt der Überlauf eine Öffnung zur Umgebung dar, so dass sich im zweiten Wasserbehälter 18 durch Nachströmen von Luft der Umgebungsdruck pu einstellen kann, auch wenn Wasser aus dem zweiten Wasserbehälter 18 entnommen wird.
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Eine vierte Leitung 4 und ein Rückschlagventil 8 dienen dazu, Wasser aus dem zweiten Wasserbehälter 18 in den ersten Wasserbehälter 1 zu fördern. Dazu ist die vierte Leitung 4 mit einem unteren Bereich des zweiten Wasserbehälters 18 und dem oberen Bereich des ersten Wasserbehälters 1 fluidtechnisch verbunden. Das Rückschlagventil ist derart in der vierten Leitung 4 angeordnet, dass ein Fluid, beispielsweise Wasser oder Luft, von dem zweiten Wasserbehälter 18 in den ersten Wasserbehälter 1 strömen kann, aber nicht umgekehrt.
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Wird der Verbrennungsmotor 3 im Saugbetrieb betrieben, liegt der Druck ps im Einlasskrümmer 15 unterhalb des Umgebungsdrucks pu. Durch die zweite Leitung 2 stellt sich auch im ersten Wasserbehälter 1 der Druck ps ein. Damit liegt auch im ersten Wasserbehälter 1 der Druck unterhalb des Umgebungsdrucks pu. Durch den Überlauf 17 liegt im zweiten Wasserbehälter 18 der Umgebungsdruck pu vor. Liegt nun ps ausreichend weit unter pu, um die Erdbeschleunigung g gegen den Höhenunterschied zwischen erstem Wasserbehälter 1 und zweitem Wasserbehälter 18 zu überwinden, strömt Wasser von dem zweiten Wasserbehälter 18 in den ersten Wasserbehälter 1. Das Rückschlagventil lässt ein Strömen des Fluids in dieser Richtung zu und Wasser steht somit im ersten Wasserbehälter 1 zur Einbringung in den Einlasskrümmer 15 zur Verfügung.
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Wird der Verbrennungsmotor 3 im aufgeladenen Betrieb betrieben, liegt der Druck ps im Einlasskrümmer 15 und im ersten Wasserbehälter 1 über dem Umgebungsdruck pu. Damit würde das Druckgefälle eigentlich Fluid aus dem ersten Wasserbehälter 1 durch die vierte Leitung 4 in den zweiten Wasserbehälter 18 fördern. Dies wird jedoch durch das Rückschlagventil 8 verhindert, welches ein Strömen von Fluid in dieser Richtung verhindert. Damit wird ein Verlust von Zuluft 13 durch die vierte Leitung verhindert.
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Insgesamt wird durch die beschriebene Anordnung Wasser zur Einbringung in den Einlasskrümmer 15 des Verbrennungsmotors 3 zur Verfügung gestellt und bedarfsgerecht in den Verbrennungsmotor 3 eingebracht. So können die motorischen Vorteile der Wassereinbringung wie beispielsweise eine Reduktion des Kraftstoffverbrauchs genutzt werden. Dies gelingt durch die erfindungsgemäße Anordnung mit vorteilhaft geringem apparativem Aufwand und geringem Wartungsaufwand.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- erster Wasserbehälter
- 2
- zweite Leitung
- 3
- Verbrennungsmotor
- 4
- vierte Leitung
- 5
- Abgas
- 6
- erste Leitung
- 7
- Wassereinlass,
- 8
- Rückschlagventil
- 9
- Bypassventil,
- 10
- Steuerungseinrichtung
- 11
- dritte Leitung
- 12
- Drosselklappe
- 13
- Zuluft
- 14
- Fahrzeugklimaanlage
- 15
- Einlasskrümmer
- 16
- Abgasrückführsystem
- 17
- Überlauf
- 18
- zweiter Wasserbehälter
- g
- Erdbeschleunigung
- ps
- Druck im Einlasskrümmer
- pu
- Druck in der Umgebung
- pv
- Druck vor Drosselklappe
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 4503813 A [0006]
- US 20040103859 A1 [0007]
- WO 2004025108 A1 [0008]
- US 8375899 B2 [0009]
- US 20110168128 A1 [0010]
- DE 102007050511 A1 [0011]
- US 8820270 B2 [0012]
- US 4279223 A [0013]
- EP 2657473 A2 [0014]
- US 20110138793 A1 [0015]
