DE102016201277A1

DE102016201277A1 - Vehicle and arrangement for providing water for introduction into the inlet region of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102016201277A1
Application number: DE102016201277.0A
Authority: DE
Inventors: Oliver Berkemeier; Klemens Grieser; Georg Louven; Helmut Ruhland; Bernd Steiner
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2016-01-28
Filing date: 2016-01-28
Publication date: 2017-08-03

Abstract

Es wird eine Anordnung zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in einen Einlassbereich eines Verbrennungsmotors (3) zur Verfügung gestellt. Die Anordnung umfasst mindestens einen Wasserbehälter (1) sowie mindestens ein Element (6, 9) des Einlassbereichs des Verbrennungsmotors (3), wobei der mindestens eine Wasserbehälter (1) und das mindestens eine Element (6, 9) des Einlassbereichs des Verbrennungsmotors (3) wärmeleitend miteinander verbunden sind.An arrangement for providing water for introduction into an inlet region of an internal combustion engine (3) is provided. The arrangement comprises at least one water tank (1) and at least one element (6, 9) of the inlet region of the internal combustion engine (3), wherein the at least one water tank (1) and the at least one element (6, 9) of the inlet region of the internal combustion engine (3 ) are thermally conductively connected to each other.

Description

Die Erfindung betrifft Anordnung zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in einen Einlassbereich eines Verbrennungsmotors. Daneben betrifft die Erfindung ein Fahrzeug.The invention relates to an arrangement for providing water for introduction into an inlet region of an internal combustion engine. In addition, the invention relates to a vehicle.

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 zum Beispiel in Propellerflugzeugen oder in PKWs der Marke Oldsmobile aus den frühen 60er Jahren. Auch in jüngerer Zeit haben wissenschaftliche Untersuchungen die Potenziale der Wassereinspritzung insbesondere für direkt einspritzende Ottomotoren bestätigt.The operation of internal combustion engines can be optimized by the metered introduction of water into the air-fuel mixture to be burned. This is basically known for many decades, it can be found corresponding embodiments, for example in propeller aircraft or in cars of the brand Oldsmobile from the early 60s. More recently, scientific studies have confirmed the potential of water injection, especially for direct injection gasoline engines.

Bei Otto-Motoren unterdrückt Wassereinbringung insbesondere das das motorische Klopfen. Dadurch kann insbesondere bei aufgeladenen Motoren entweder die Leistung des Motors erhöht und/oder der Wirkungsgrad verbessert werden. Bei Ottomotoren erschließt eine Wassereinbringung in den Einlassbereich des Verbrennungsmotors nahezu alle durch Wassereinbringung verfügbaren Vorteile.In petrol engines, water injection in particular suppresses motor knock. As a result, in particular with supercharged engines, either the power of the engine can be increased and / or the efficiency can be improved. In gasoline engines, water introduction into the inlet region of the internal combustion engine opens up virtually all the advantages available through the introduction of water.

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.In the case of diesel engines, the introduction of water into the charge can result in particular in terms of soot and / or NOx emissions. However, diesel engines often require a more sophisticated direct injection of water into the combustion chamber, separate from the fuel or emulsified with the fuel, in order to tap all the potentials available through the introduction of water.

Bisher konnten sich trotz der bekannten Vorteile Systeme zur Wassereinbringung in den Motor 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 weitere konstruktive Vorkehrungen. Die bisher vorgeschlagenen Systeme umfassen eine elektrische Heizung, was zu einem noch weiter gesteigerten apparativen und damit Kostenaufwand führt und weitere Nachteile wie bspw. eine Entladen der Batterie oder erhöhten Kraftstoffverbrauch zur Erzeugung der benötigten Elektrizität führt. So far, despite the known advantages systems for water introduction into the engine in the context of mass production of cars could not prevail. The reasons for this are, for example, the additional costs, additional mass and space required for equipping a car with a system for introducing water into the internal combustion engine. Also, the customer's requirement to provide another resource in the form of a sufficient water supply can compromise customer satisfaction and thus the economic success of a vehicle manufacturer placing vehicles on the market with systems for introducing water into the engine. Furthermore, the risk of freezing the water supply requires further design precautions. The previously proposed systems include an electric heater, which leads to an even further increased equipment and thus cost and other disadvantages such as. A discharge of the battery or increased fuel consumption leads to the generation of the required electricity.

US8286615 beschreibt einen Ansaugkrümmer mit einem integrierten wassergekühlten Ladeluftkühler. US6619274 beschreibt ein gekühltes Einlasssystem für Außenbordmotoren in V-Anordnung, wobei das gekühlte Einlasssystem im V des Motors angeordnet ist. JPH06123225A beschreibt ebenfalls ein gekühltes Einlasssystem für einen Außenbordmotor. Im Artikel „HPA Motorsports 3.2 VR6 Performance Upgrades“ wird eine Ansaugbrücke mit integriertem Ladeluftkühler beschrieben. US8286615 describes an intake manifold with an integrated water-cooled intercooler. US6619274 describes a cooled intake system for outboard engines in V-arrangement, wherein the cooled intake system is located in the V of the engine. JPH06123225A also describes a cooled intake system for an outboard engine. in the Article "HPA Motorsports 3.2 VR6 Performance Upgrades" An intake bridge with integrated intercooler is described.

Gegenüber diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit geringem konstruktiven Aufwand einen Wasservorrat zur Einbringung in einen Verbrennungsmotor bereitzustellen, bei dem sichergestellt ist, dass das Wasser nicht gefroren ist, wenn es zur Einbringung in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors benötigt wird.Compared to this prior art, it is an object of the present invention, with little design effort to provide a water supply for incorporation into an internal combustion engine, in which it is ensured that the water is not frozen when it is needed for introduction into the inlet region of an internal combustion engine.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein vorteilhaftes Fahrzeug zur Verfügung zu stellen.Another object of the present invention is to provide an advantageous vehicle.

Die erste Aufgabe wird durch einen Anordnung zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in einen Einlassbereich eines Verbrennungsmotors, wie sie in Anspruch 1 definiert ist, gelöst, die zweite Aufgabe durch ein Fahrzeug, wie es in Anspruch 12 definiert ist. Die abhängigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens.The first object is achieved by an arrangement for providing water for introduction into an inlet region of an internal combustion engine as defined in claim 1, the second object by a vehicle as defined in claim 12. The dependent claims contain advantageous embodiments of the method.

Eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in einen Einlassbereich eines Verbrennungsmotors umfasst mindestens einen Wasserbehälter sowie mindestens ein Element des Einlassbereichs des Verbrennungsmotors. Als Einlassbereich ist dabei ein Bereich in einem Luftpfad des Verbrennungsmotors anzusehen, welcher stromaufwärts eines oder mehrerer Einlassventile des Verbrennungsmotors liegt. Ein solcher Einlassbereich kann je nach konstruktiver Ausführung bspw. einen oder mehrere sogenannte Einlasskanäle, Luftsammler, Ansaugkrümmer oder Ansaugbrücken umfassen. In der erfindungsgemäßen Anordnung sind der mindestens eine Wasserbehälter und der Einlassbereich wärmeleitend miteinander verbunden. Insbesondere können der mindestens eine Wasserbehälter und der Einlassbereich ein integrales Einlassbauteil bilden, was eine besonders gute Wärmeübertragung auf das Wasser ermöglicht. Wenn der mindestens eine Wasserbehälter und der Einlassbereich ein integrales Einlassbauteil bilden, kann das integrale Einlassbauteil insbesondere ein platzsparend und kostengünstig hergestellt werden. Das integrale Einlassbauteil kann bspw. aus einem Metall wie bspw. Aluminium oder aus Kunststoff hergestellt sein. Metalle weisen den Vorteil auf, dass sie üblicherweise eine gute Wärmeleitung besitzen.An arrangement according to the invention for providing water for introduction into an inlet region of an internal combustion engine comprises at least one water tank and at least one element of the inlet region of the internal combustion engine. In this case, an area in an air path of the internal combustion engine, which lies upstream of one or more inlet valves of the internal combustion engine, is to be regarded as the inlet area. Depending on the structural design, such an inlet region can comprise, for example, one or more so-called inlet channels, air collectors, intake manifolds or intake bridges. In the arrangement according to the invention, the at least one water tank and the inlet area are connected to one another in a heat-conducting manner. In particular, the at least one water tank and the inlet region can form an integral inlet component, which allows particularly good heat transfer to the water. If the at least one water tank and the inlet region form an integral inlet component, the integral inlet component can be produced in a space-saving and cost-effective manner in particular. The integral inlet component may, for example, be made of a metal such as aluminum or plastic. Metals have the advantage that they usually have a good heat conduction.

Es versteht sich, dass mit „Wasser zur Einbringung in einen Einlassbereich“ im Rahmen der vorliegenden Beschreibung auch Gemische aus Wasser mit anderen Stoffen gemeint sein können. It is understood that "water for introduction into an inlet area" in the context of the present description may also mean mixtures of water with other substances.

Der mindestens eine Wasserbehälter kann insbesondere mit mindestens einem Luftsammler und/oder mindestens einem Einlasskanal wärmeleitend verbunden sein, wobei der Wasserbehälter einerseits und der mindestens eine Luftsammler und/oder der mindestens eine Einlasskanal andererseits auch ein integrales Einlassbauteil bilden können.The at least one water tank can in particular be heat-conductively connected to at least one air collector and / or at least one inlet channel, wherein the water tank on the one hand and the at least one air collector and / or the at least one inlet channel on the other hand can also form an integral inlet component.

In der erfindungsgemäßen Anordnung kann Wärme von einer das Element des Einlassbereiches durchströmenden Luft an in dem Wasserbehälter befindliches Wasser übertragen werden. Insbesondere bei aufgeladenen Motoren liegt die Temperatur dieser Luft in der Regel oberhalb der Umgebungstemperatur. Wenn die Temperatur der Luft auch nach Durchströmen eines Verdichters eines Aufladeaggregats und eines etwaigen Ladeluftkühlers noch unterhalb des Gefrierpunkts liegt, ist in der Regel auch keine Wassereinspritzung in den Verbrennungsmotor notwendig. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung ist somit sichergestellt, dass das Wasser nicht gefroren ist, wenn es zur Einbringung in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors benötigt wird. In the arrangement according to the invention, heat can be transferred from an air flowing through the element of the inlet region to water present in the water tank. In particular, in turbocharged engines, the temperature of this air is usually above the ambient temperature. If the temperature of the air is still below freezing point even after flowing through a compressor of a supercharger and any intercooler, no water injection into the internal combustion engine is usually necessary. The arrangement according to the invention thus ensures that the water is not frozen when it is needed for introduction into the inlet region of an internal combustion engine.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Anordnung zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in einen Einlassbereich eines Verbrennungsmotors eine Zuleitung zu dem mindestens einen Wasserbehälter und ein in oder an der Zuleitung angeordnetes Rückschlagventil. Mit dem Rückschlagventil kann verhindert werden, das Wasser oder Luft aus dem Wasserbehälter in die Zuleitung zurückströmen, wenn ein Druck im Wasserbehälter über den Umgebungsdruck steigt.In an advantageous embodiment of the invention, the arrangement for providing water for introduction into an inlet region of an internal combustion engine comprises a supply line to the at least one water tank and a non-return valve arranged in or on the supply line. With the check valve can be prevented, the water or air from the water tank to flow back into the supply line when a pressure in the water tank rises above the ambient pressure.

Eine erfindungsgemäße Anordnung kann auch ein Füllstandsventil in oder an der Zuleitung zum Wasserbehälter umfassen. Dieses kann verhindern, dass durch die Zuleitung so viel Wasser in den Wasserbehälter strömt, dass sich im Wasserbehälter ein Wasserstand oberhalb eines Schwellwerts für den Wasserstand einstellt. Das Füllstandsventil kann beispielsweise als Schwimmerventil ausgebildet sein. Es kann auch als Baueinheit mit dem Rückschlagventil ausgebildet sein.An arrangement according to the invention may also include a fill level valve in or on the supply line to the water tank. This can prevent that so much water flows through the supply line into the water tank, that sets in the water tank, a water level above a threshold value for the water level. The level valve may be formed, for example, as a float valve. It can also be designed as a structural unit with the check valve.

In der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine erste fluidtechnische Verbindung, die bspw. als eine Leitung ausgebildet sein kann, den Wasserbehälter mit dem mindestens einen Element des Einlassbereichs des Verbrennungsmotors derart verbindet dass sie einen Druckausgleich ermöglicht. So kann ein Druckausgleich zwischen dem Einlassbereich und dem Wasserbehälter erreicht werden. Dies ist insbesondere hilfreich wenn der Verbrennungsmotor ein aufgeladener Motor ist, da so ein Ladedruck in dem Einlassbereich auch auf den Wasserbehälter wirkt. Zu einer Einbringung von Wasser in den Einlassbereich muss das Wasser dann nicht gegen den Ladedruck gefördert werden.In the arrangement according to the invention, a first fluidic connection, which can be formed, for example, as a line, connects the water tank to the at least one element of the inlet region of the internal combustion engine in such a way that it enables pressure equalization. Thus, a pressure equalization between the inlet area and the water tank can be achieved. This is particularly helpful when the internal combustion engine is a supercharged engine, as such a boost pressure in the inlet area also acts on the water tank. For a contribution of water into the inlet area, the water must then not be promoted against the boost pressure.

In der erfindungsgemäßen Anordnung kann eine zweite fluidtechnische Verbindung vorhanden sein, die den Wasserbehälter mit einen Wassereinlass zum Einlassen von Wasser in den zu dem Verbrennungsmotor führenden Luftstrom verbindet, wobei die zweite fluidtechnische Verbindung ein Schaltventil umfasst. Durch die zweite fluidtechnische Verbindung, die bspw. als Leitung mit einem darin angeordneten Schaltventil ausgebildet sein kann, und den Wassereinlass kann Wasser aus dem Wasserbehälter in den Einlassbereich des Verbrennungsmotors gelangen. Dabei kann das Schaltventil je nach Stellung den Durchlass für das Wasser vollständig oder teilweise öffnen oder schließen. Der Wassereinlass einer solchen Anordnung kann als Venturi-Düse ausgebildet sein. Wenn der Wassereinlass als Venturi-Düse ausgebildet ist, kann die vorbeiströmende Luft vorteilhaft ein Druckgefälle erzeugen, so dass bei geöffnetem Schaltventil abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit eine Wassereinbringung in den Einlassbereich erfolgt. In the arrangement according to the invention, a second fluidic connection can be present, which connects the water container with a water inlet for the admission of water into the air flow leading to the internal combustion engine, wherein the second fluidic connection comprises a switching valve. By the second fluidic connection, which may be formed, for example, as a line with a switching valve disposed therein, and the water inlet water can pass from the water tank into the inlet region of the internal combustion engine. Depending on the position, the switching valve can completely or partially open or close the passage for the water. The water inlet of such an arrangement may be formed as a Venturi nozzle. If the water inlet is designed as a venturi nozzle, the air flowing past can advantageously produce a pressure gradient, so that, when the switching valve is open, water is introduced into the inlet region as a function of the flow velocity.

In der erfindungsgemäßen Anordnung zur Einbringung von Wasser in einen Einlassbereich eines Verbrennungsmotors ist es vorteilhaft, wenn der mindestens eine Wasserbehälter räumlich oberhalb des Wassereinlasses angeordnet ist. Das Einbringen des Wassers wird dann durch Schwerkraft unterstützt.In the arrangement according to the invention for introducing water into an inlet region of an internal combustion engine, it is advantageous if the at least one water container is arranged spatially above the water inlet. The introduction of the water is then supported by gravity.

Ein erfindungsgemäßes Fahrzeug umfasst einen Verbrennungsmotor und eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in den Verbrennungsmotor. Bei dem Fahrzeug kann es sich um einen PKW oder LKW handeln. Aber auch eine Ausbildung als Schienenfahrzeug, Wasserfahrzeug (Boot oder Schiff), Luftfahrzeug mit Propellerantrieb oder als Motorrad wäre denkbar. Mit dem erfindungsgemäßen Fahrzeug lassen sich die mit Bezug auf die Anordnung zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in einen Verbrennungsmotor beschrieben Vorteile in einem Fahrzeug realisieren.An inventive vehicle comprises an internal combustion engine and an arrangement according to the invention for the provision of water for introduction into the internal combustion engine. The vehicle may be a car or a truck. But training as a rail vehicle, watercraft (boat or ship), aircraft with propeller drive or as a motorcycle would be conceivable. With the vehicle according to the invention, the advantages described in relation to the arrangement for providing water for introduction into an internal combustion engine can be realized in a vehicle.

Weitere Merkmale, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der nachfolgend angeführten detaillierten Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hervor. Das Ausführungsbeispiel wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert. Other features, characteristics and advantages of the present invention will become apparent from the following detailed description of an embodiment of the invention. The embodiment will be explained in more detail with reference to the figures.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Anordnung zur Einbringung von Wasser in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors in einer schematischen Darstellung. 1 shows an embodiment of an arrangement for introducing water into the inlet region of an internal combustion engine in a schematic representation.

1 zeigt schematisch ein beispielhaftes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bereitstellung von Wasser zur Einbringung in den Einlassbereich eines Verbrennungsmotors 3. Die Anordnung umfasst neben einem Verbrennungsmotor 3 ein integrales Einlassbauteil 18, welches hier so ausgebildet ist, dass es einen Wasserbehälter 1 und einen Luftsammler 6 integriert. Der Wasserbehälter 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel oberhalb des Luftsammlers 6 angeordnet. Das integrale Einlassbauteil 18 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Aluminiumbauteil ausgeführt. Wenn durch den Luftsammler 6 strömende Luft 5 eine höhere Temperatur als das im Wasserbehälter 1 befindliche Wasser hat, überträgt die Luft eine Wärme auf das Wasser im Wasserbehälter 1. Statt aus Aluminium kann das integrale Einlassbauteil 18 grundsätzlich aber auch aus einem anderen Metall oder aus einem Kunststoff hergestellt sein. Wenn das integrale Einlassbauteil 18 als Kunststoffteil ausgebildet ist, kann es insbesondere ein Spritzgussbauteil sein. 1 schematically shows an exemplary embodiment of an inventive arrangement for providing water for introduction into the inlet region of an internal combustion engine 3 , The arrangement includes in addition to an internal combustion engine 3 an integral inlet component 18 which is designed here to have a water tank 1 and an air collector 6 integrated. The water tank 1 is in the present embodiment above the air collector 6 arranged. The integral inlet component 18 is designed in the present embodiment as an aluminum component. If through the air collector 6 flowing air 5 a higher temperature than that in the water tank 1 the water has a heat transfer to the water in the water tank 1 , Instead of aluminum, the integral inlet component 18 but in principle also be made of a different metal or a plastic. When the integral inlet member 18 is designed as a plastic part, it may in particular be an injection molded component.

Auch Teil der im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellten Anordnung sind eine Drosselkappe 12, ein Einlasskanal 9, ein Wassereinlass 7, ein Schaltventil 11, ein als Schwimmerventil ausgeführtes Füllstandsventil 14, welches in ein Rückschlagventil 8 integriert ist, ein als Venturi-Düse ausgeführter Wassereinlass 7 zum Einlassen von Wasser in den zum Verbrennungsmotor 3 führenden Luftstrom und eine Steuerungseinrichtung 10, hier integriert in ein Motorsteuergerät.Also part of the arrangement shown in the present embodiment are a throttle cap 12 , an inlet channel 9 , a water inlet 7 , On-off valve 11 , a level control valve designed as a float valve 14 which is in a check valve 8th integrated, as a Venturi nozzle executed water inlet 7 for introducing water into the combustion engine 3 leading airflow and a controller 10 , here integrated in an engine control unit.

Die Drosselklappe 12, der Luftsammler 6 des integrierten Einlassbauteils 18, der Einlasskanal 9 und der Verbrennungsmotor 3 sind so angeordnet, dass Luft 5 für die Verbrennung eines Kraftstoffes im Verbrennungsmotor 3 durch sie hindurch in den Verbrennungsmotor 3 strömen kann. Sie bilden so einen Teil eins Luftpfads des Verbrennungsmotors 3. Das Rückschlagventil 8 ist so mit einer Zuleitung 16 verbunden, dass Wasser 15 aus einer Quelle, beispielsweise einem Klimaanlagenverdampfer, durch das Rückschlagventil 8 strömen kann. Das Rückschlagventil 8 ist weiterhin so zu dem Wasserbehälter 1 des integralen Einlassbauteils 18 angeordnet, dass das Wasser 15 durch das Rückschlagventil hindurch in einen oberen Bereich des Wasserbehälters strömen kann, jedoch weder Luft noch Wasser aus dem Wasserbehälter 1 durch das Rückschlagventil 8 in die Zuleitung 16 strömen kann.The throttle 12 , the air collector 6 of the integrated inlet component 18 , the inlet channel 9 and the internal combustion engine 3 are arranged so that air 5 for the combustion of a fuel in the internal combustion engine 3 through them into the internal combustion engine 3 can flow. They thus form part of an air path of the internal combustion engine 3 , The check valve 8th is like that with a supply line 16 connected to that water 15 from a source, such as an air conditioner evaporator, through the check valve 8th can flow. The check valve 8th is still so to the water tank 1 of the integral inlet member 18 arranged that the water 15 through the check valve can flow into an upper region of the water tank, but neither air nor water from the water tank 1 through the check valve 8th in the supply line 16 can flow.

Das Füllstandsventil 14 ist so ausgeführt, dass Wasser 15 durch das Rückschlagventil 8 in den Wasserbehälter 1 strömen kann, wenn ein Wasserstand in dem Wasserbehälter 1 unter einem Schwellwert liegt. Dementsprechend kann das Wasser 15 aus der Quelle in den Wasserbehälter 1 strömen, wenn der Druck im Wasserbehälter 1 niedriger ist als in der Zuleitung 16 und der Wasserstand im Wasserbehälter 1 unter dem Schwellwert liegt.The level valve 14 is designed so that water 15 through the check valve 8th in the water tank 1 can flow when a water level in the water tank 1 is below a threshold. Accordingly, the water can 15 from the source into the water tank 1 flow when the pressure in the water tank 1 lower than in the supply line 16 and the water level in the water tank 1 is below the threshold.

Der Wasserbehälter 1 und der Einlasskanal 9 sind durch eine erste Leitung 2 miteinander verbunden, wobei sich das in den Wasserbehälter 1 mündende Ende der Leitung 2 über der Wasseroberfläche im Wasserbehälter 1 befindet. Die erste Leitung 2 stellt eine Verbindung zwischen dem Wasserbehälter 1 und dem Einlasskanal 9 dar, die ermöglicht, dass sich im Wasserbehälter 1 und im Einlasskanal 9 der gleiche statische Druck p_s einstellt. Dies ist hilfreich, um ohne Pumpe auch im aufgeladenen Betrieb Wasser aus dem Wasserbehälter 1 zumindest stromabwärts der Drosselklappe 12 in den Luftpfad des Verbrennungsmotors 3 einbringen zu können. Im Saugbetrieb des Verbrennungsmotors 3 liegt der Druck p_s unterhalb des Umgebungsdrucks. In diesem Fall kann üblicherweise Wasser 15 aus der Quelle durch das Rückschlagventil 8 in den Wasserbehälter 1 strömen. The water tank 1 and the inlet channel 9 are through a first line 2 connected to each other, which is in the water tank 1 opening end of the line 2 over the water surface in the water tank 1 located. The first line 2 makes a connection between the water tank 1 and the inlet channel 9 which allows to be in the water tank 1 and in the inlet channel 9 the same static pressure p _s sets. This is helpful to get water out of the water tank even when the pump is not in pump mode 1 at least downstream of the throttle 12 in the air path of the internal combustion engine 3 to contribute. In the suction operation of the internal combustion engine 3 the pressure p _{s is} below the ambient pressure. In this case, usually water 15 from the source through the check valve 8th in the water tank 1 stream.

Im dargestellten Beispiel kann Wasser in den Luftsammler 6 eingebracht werden. Dazu ist eine fluidtechnische Verbindung zwischen dem Wasserbehälter 1 und dem Wassereinlass 7 vorhanden, die ein Schaltventil 11 umfasst. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Schaltventil 11 am unteren Bereich des Wasserbehälters 1 angeordnet, so dass im Wasserbehälter 1 vorhandenes Wasser aufgrund von Schwerkrafteinwirkung in das Schaltventil 11 fließen kann. Das Schaltventil 11 ist über eine zweite Leitung 4 mit dem Wassereinlass 7 verbunden, der in den Luftsammler 6 mündet. Wie das Schaltventil 11 ist die zweite Leitung 4 Teil der fluidtechnischen Verbindung zwischen dem Wasserbehälter 1 und dem Wassereinlass 7. Wenn das Schaltventil 11 geöffnet ist, strömt im Wasserbehälter 1 vorhandenes Wasser durch Schwerkrafteinwirkung in das Schaltventil 11 und von dort durch die zweite Leitung 4 in den Wassereinlass 7. Der Venturieffekt im Wassereinlass 7 lässt das Wasser in den Strom der Luft 5 eintreten und so durch den Luftsammler 6 und den Einlasskanal 9 in den Verbrennungsmotor 3 gelangen. Wenn das Schaltventil 11 geschlossen ist, gelangt dementsprechend kein Wasser in den Verbrennungsmotor 3.In the example shown, water can enter the air collector 6 be introduced. This is a fluidic connection between the water tank 1 and the water inlet 7 present, which is a switching valve 11 includes. In the present embodiment, the switching valve 11 at the bottom of the water tank 1 arranged so that in the water tank 1 Existing water due to gravity in the switching valve 11 can flow. The switching valve 11 is over a second line 4 with the water inlet 7 connected to the air collector 6 empties. Like the switching valve 11 is the second line 4 Part of the fluidic connection between the water tank 1 and the water inlet 7 , When the switching valve 11 opened, flows in the water tank 1 Existing water by gravity in the switching valve 11 and from there through the second line 4 in the water inlet 7 , The venturi effect in the water inlet 7 lets the water into the stream of air 5 enter and so through the air collector 6 and the inlet channel 9 in the internal combustion engine 3 reach. When the switching valve 11 is closed, accordingly, no water enters the engine 3 ,

Die Steuerungseinrichtung 10 steuert das Schaltventil 11. Im dargestellten Beispiel ist die Steuerungseinrichtung 10 in das Motorsteuergerät, das auch die Drosselklappe 12 steuert, integriert. Das Motorsteuergerät legt fest, wann eine Wassereinbringung in den Verbrennungsmotor 3 stattfinden soll. Üblicherweise ist dies vorteilhaft bei aufgeladenem Betrieb (p_s > Umgebungsdruck) und/oder hohen Temperaturen der Luft 5. Wenn nun beispielsweise ein solcher aufgeladener Betrieb des Verbrennungsmotors 3 bei hohen Temperaturen der Luft 5 stattfindet, erhält die Steuerungseinrichtung 10 die Information, dass eine Wassereinbringung zu veranlassen ist. Dann steuert die Steuerungseinrichtung 10 das Schaltventil 11 so an, dass dieses öffnet. Dementsprechend wird Wasser aus dem Wasserbehälter 1 durch das Schaltventil 11, die zweite Leitung 4, und den Wassereinlass 7 in den Luftsammler 6 gelangen und mit Luft 5 vermischt durch den Einlasskanal 9 in den Verbrennungsmotor 3 strömen.The control device 10 controls the switching valve 11 , In the example shown, the control device 10 in the engine control unit, which is also the throttle 12 controls, integrated. The engine control unit determines when a water injection into the internal combustion engine 3 to be held. This is usually advantageous for charged operation (p _s > ambient pressure) and / or high temperatures of the air 5 , If, for example, such a charged operation of the internal combustion engine 3 at high temperatures of the air 5 takes place receives the control device 10 the information that a water introduction too is cause. Then the controller controls 10 the switching valve 11 so that this opens. Accordingly, water is removed from the water tank 1 through the switching valve 11 , the second line 4 , and the water inlet 7 in the air collector 6 arrive and with air 5 mixed through the inlet channel 9 in the internal combustion engine 3 stream.

Wenn keine Wassereinbringung gewünscht ist, steuert die Steuerungseinrichtung 10 das Schaltventil 11 so an, dass dieses geschlossen ist. Dementsprechend strömt dann kein Wasser in den Verbrennungsmotor 3. If no water injection is desired, the controller controls 10 the switching valve 11 so that this is closed. Accordingly, then no water flows into the engine 3 ,

Die Steuerungseinrichtung braucht nicht in die Motorsteuerung integriert zu sein. Sie kann auch als dediziertes Steuergerät ausgestaltet sein, andere Steuerungseinrichtungen umfassen oder in andere Steuerungseinrichtungen integriert sein.The control device does not need to be integrated in the engine control. It can also be configured as a dedicated control device, comprise other control devices or be integrated into other control devices.

Die erfindungsgemäße Anordnung kann je nach konstruktiver Ausgestaltung beispielsweise an einem typischen 4-Zylinder-Reihen-Motor einen Luftsammler und 4 Einlasskanäle umfassen. Sie könnte aber auch nur den Luftsammler oder nur die Einlasskanäle umfassen. Ebenso kann die Erfindung in anderen Motoren als 4-Zylinder-Reihen-Motoren zum Einsatz kommen wie etwa in Motoren mit einer anderen Zylinderzahl, bspw. mit 2, 3, 5, 6, 8 oder mehr Zylindern, oder in Motoren, die nach einem anderen Konzept aufgebaut sind, wie bspw. V-Motoren oder Boxermotoren.Depending on the structural design, the arrangement according to the invention can comprise an air collector and 4 inlet channels, for example on a typical 4-cylinder in-line engine. But it could also include only the air collector or only the inlet channels. Likewise, the invention can be used in engines other than 4-cylinder in-line engines, such as in engines with a different number of cylinders, for example, with 2, 3, 5, 6, 8 or more cylinders, or in engines that after a are built other concept, such as V-engines or boxer engines.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Wasserbehälter water tank
22: erste Leitung first line
33: Verbrennungsmotor internal combustion engine
44: zweite Leitung second line
55: Luft air
66: Luftsammler plenum
77: Wassereinlass (Venturi-Düse) Water inlet (Venturi nozzle)
88th: Rückschlagventil check valve
99: Einlasskanal inlet channel
1010: Steuerungseinrichtung control device
1111: Schaltventil switching valve
1212: Drosselklappe throttle
1313: Zuluft supply air
1414: Füllstandsventil (Schwimmerventil) Level valve (float valve)
1515: Wasser water
1616: Zuleitung supply
1818: integrales Einlassbauteil integral inlet component
p_s p _s: Druck im Einlasskanal Pressure in the inlet channel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 8286615 [0006]
US 6619274 [0006]
JP 06123225 A [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Article "HPA Motorsports 3.2 VR6 Performance Upgrades" [0006]

Claims

Arrangement for providing water for introduction into an inlet region of an internal combustion engine ( 3 ) comprising at least one water tank ( 1 ) and at least one element ( 6 . 9 ) of the intake area of the internal combustion engine ( 3 ), characterized in that the at least one water tank ( 1 ) and the at least one element ( 6 . 9 ) of the intake area of the internal combustion engine ( 3 ) are thermally conductively connected to each other.

Arrangement according to claim 1, characterized in that the element of the inlet region of the internal combustion engine ( 3 ) an air collector ( 6 ) and / or at least one inlet channel ( 9 ).

Arrangement according to claim 1 or claim 2, characterized in that the at least one water tank ( 1 ) with the at least one element ( 6 . 9 ) of the intake area of the internal combustion engine ( 3 ) an integral inlet component ( 18 ).

Arrangement according to claim 3, characterized in that the integral inlet component ( 18 ) is made of metal or plastic.

Arrangement according to claim 3 or claim 4, characterized in that the integral inlet component ( 18 ) is formed of a metal material.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a supply line ( 16 ) to the at least one water tank ( 1 ) and one in or on the supply line ( 16 ) arranged check valve ( 8th ).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a filling level valve ( 14 ) in or on the supply line ( 16 ) to the at least one water tank ( 1 ).

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a fluidic connection ( 2 ) the water tank ( 1 ) with the at least one element ( 6 . 9 ) of the intake area of the internal combustion engine ( 3 ) connects such that it allows pressure equalization.

Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a second fluidic connection ( 4 ), the water tank ( 1 ) with a water inlet for introducing water into the air stream leading to the internal combustion engine ( 7 ), wherein the second fluidic connection ( 4 ) On-off valve ( 11 ) includes.

Arrangement according to claim 9, characterized in that the water inlet ( 7 ) is designed as a Venturi nozzle.

Arrangement according to claim 9 or claim 10, characterized in that the at least one water tank ( 1 ) at a height above the water inlet ( 7 ) is arranged.

Vehicle with an internal combustion engine ( 3 ) and an arrangement for providing water for introduction into an inlet region of an internal combustion engine according to one of the preceding claims.