DE102016224543A1 - Arrangement for cooling air - Google Patents
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Abstract
Anordnung (5) zur Kühlung von Luft für eine Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine (2) umfassend mindestens eine Mehrstoffdüse (14), die in eine Ansaugleitung (3) der Verbrennungskraftmaschine (2) integriert ist, und die dazu eingerichtet ist, eine Kühlflüssigkeit mit einem Zerstäubungsgas zu zerstäuben und in die Ansaugleitung (3) einzuleiten.Arrangement (5) for cooling air for combustion in an internal combustion engine (2), comprising at least one multi-fuel nozzle (14) integrated in an intake pipe (3) of the internal combustion engine (2) and adapted to supply a cooling fluid Atomize sputtering gas and introduce it into the suction line (3).
Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kühlung von Luft insbesondere für eine Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine.The invention relates to an arrangement for cooling air, in particular for combustion in an internal combustion engine.
Es sind Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen Luft mit Wasser gekühlt wird, bevor die Luft Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine zur Verbrennung von Kraftstoff zugeführt wird. Das Wasser wird dabei regelmäßig in eine Ansaugleitung eingespritzt. Durch die Kühlung der Luft nimmt deren Dichte zu, sodass bei gleichbleibendem Druck mehr Luft in die Brennräume eingebracht werden kann. Damit steht insbesondere mehr Sauerstoff für die Verbrennung zur Verfügung, wodurch die Leistung der Verbrennungskraftmaschine gesteigert werden kann.There are internal combustion engines for motor vehicles are known in which air is cooled with water, before the air is supplied to combustion chambers of the internal combustion engine for the combustion of fuel. The water is regularly injected into a suction line. By cooling the air increases their density, so that more air can be introduced into the combustion chambers at constant pressure. Thus, in particular, more oxygen is available for the combustion, whereby the power of the internal combustion engine can be increased.
Für eine möglichst effiziente Kühlung sollte das in die Ansaugleitung eingespritzte Wasser möglichst fein zerstäuben. Das wird bei bekannten Lösungen dadurch erreicht, dass das Wasser mit hohem Druck von regelmäßig mehr als 10 bar in eine Düse eingeleitet wird. Wasser mit einem derartigen Druck bereitzustellen, ist allerdings aufwendig. Insbesondere kann ein solch hoher Wasserdruck Undichtigkeiten an Leitungen verursachen. Auch weisen Kraftfahrzeuge üblicherweise keine anderen Systeme auf, die einen Wasserdruck in dieser Größenordnung benötigen. Daher kann keine bereits in einem Kraftfahrzeug integrierte Wasserpumpe mitgenutzt werden. Beispielsweise werden in bekannten Lösungen Membranpumpen zur Erzeugung des Drucks eingesetzt. Derartige Membranpumpen sind regelmäßig teuer in der Herstellung und Entwicklung. Auch gibt es für Anwendungen in Kraftfahrzeugen keine kostengünstigen Verbindungsleitungen, die für einen derartigen Wasserdruck geeignet wären.For most efficient cooling, the water injected into the intake pipe should be atomized as finely as possible. This is achieved in known solutions in that the water is introduced at high pressure of regularly more than 10 bar in a nozzle. Provide water with such pressure, however, is expensive. In particular, such a high water pressure can cause leaks in pipes. Also, motor vehicles usually have no other systems that require a water pressure on this scale. Therefore, no already integrated in a motor vehicle water pump can be shared. For example, membrane pumps are used to generate the pressure in known solutions. Such diaphragm pumps are regularly expensive to manufacture and development. Also, for automotive applications, there are no low cost interconnections that would be suitable for such water pressure.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme zu lösen bzw. zumindest zu verringern. Es soll insbesondere eine kostengünstige und für Störungen unanfällige Anordnung zur Kühlung von Luft für eine Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine vorgestellt werden.On this basis, it is an object of the present invention to solve the technical problems described in connection with the prior art or at least reduce. In particular, a cost-effective arrangement which is not susceptible to interference for cooling air for combustion in an internal combustion engine is to be presented.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Anordnung zur Kühlung von Luft für eine Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Anordnung sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.This object is achieved with an arrangement for cooling air for combustion in an internal combustion engine according to the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the arrangement are given in the dependent formulated claims. The features listed individually in the claims can be combined with each other in any technologically meaningful manner and can be supplemented by explanatory facts from the description, with further embodiments of the invention being shown.
Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zur Kühlung von Luft für eine Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine vorgestellt. Die Anordnung umfasst mindestens eine Mehrstoffdüse, die in eine Ansaugleitung der Verbrennungskraftmaschine integriert ist, und die dazu eingerichtet ist, eine Kühlflüssigkeit mit einem Zerstäubungsgas zu zerstäuben und in die Ansaugleitung einzuleiten.According to the invention, an arrangement for cooling air for combustion in an internal combustion engine is presented. The arrangement comprises at least one multi-fuel nozzle, which is integrated in an intake pipe of the internal combustion engine, and which is adapted to atomize a cooling liquid with a sputtering gas and to introduce it into the intake pipe.
Die Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt eine Verbrennungskraftmaschine in einem Kraftfahrzeug. In Brennräumen der Verbrennungskraftmaschine wird Kraftstoff mit Luft verbrannt. Bei den Brennräumen handelt es sich bevorzugt um Zylinder. Die Luft für die Verbrennung wird bevorzugt über eine Ansaugleitung in die Brennräume eingeleitet. Bevorzugt wird die Luft insbesondere durch die beschriebene Anordnung vor dem Einleiten in die Brennräume gekühlt. Damit kann die Dichte der Luft erhöht und so mehr Sauerstoff für die Verbrennung bereitgestellt werden. Eine größere Sauerstoffmenge kann die Leistung der Verbrennungskraftmaschine steigern. Außerdem kann so auch effizient eine Kühlung von Bauteilen der Verbrennungskraftmaschine erreicht werden, beispielsweise eine Kühlung von Ventilen etc.The internal combustion engine is preferably an internal combustion engine in a motor vehicle. In combustion chambers of the internal combustion engine fuel is burned with air. The combustion chambers are preferably cylinders. The air for combustion is preferably introduced via an intake into the combustion chambers. Preferably, the air is cooled in particular by the described arrangement before being introduced into the combustion chambers. This can increase the density of the air and thus provide more oxygen for combustion. A larger amount of oxygen can increase the performance of the internal combustion engine. In addition, as well as efficient cooling of components of the internal combustion engine can be achieved, for example, a cooling of valves, etc.
Die beschriebene Anordnung ist für eine derartige Kühlung der Luft bestimmt und eingerichtet. Dazu weist die Anordnung die mindestens eine Mehrstoffdüse auf, über die die Kühlflüssigkeit in die Ansaugleitung der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet werden kann.The described arrangement is intended for such cooling of the air and set up. For this purpose, the arrangement has the at least one multi-component nozzle, via which the cooling liquid can be introduced into the intake line of the internal combustion engine.
Unter einer Mehrstoffdüse ist eine Düse zu verstehen, bei der ein erster Stoff (insbesondere die Kühlflüssigkeit) mit mindestens einem zweiten Stoff (insbesondere dem Zerstäubungsgas) zerstäubt werden kann. Die Mehrstoffdüse kann auch als eine luftumfasste Düse bezeichnet werden (sofern es sich bei dem Zerstäubungsgas um Luft handelt). Mit der Mehrstoffdüse kann eine besonders feine Zerstäubung der Kühlflüssigkeit erreicht werden. Um eine vergleichbar feine Zerstäubung mit einer andersartigen Düse zu erreichen, die ohne das Zerstäubungsgas auskommt, müsste die Kühlflüssigkeit mit einem erheblich größeren Druck in die Düse eingeleitet werden als dies bei der Mehrstoffdüse der Fall ist. Das liegt insbesondere daran, dass das Zerstäubungsgas eine sehr viel geringere Dichte aufweist als die Kühlflüssigkeit. Daher kann das Zerstäubungsgas durch Druck auf eine deutlich größere Geschwindigkeit gebracht werden als eine Flüssigkeit bei gleichem Druck.A multi-component nozzle is to be understood as meaning a nozzle in which a first substance (in particular the cooling liquid) can be atomized with at least one second substance (in particular the atomizing gas). The multi-fluid nozzle may also be referred to as an air-enclosed nozzle (if the atomizing gas is air). With the multi-component nozzle, a particularly fine atomization of the cooling liquid can be achieved. In order to achieve a comparable fine atomization with a different type of nozzle, which manages without the sputtering gas, the cooling liquid would have to be introduced into the nozzle at a considerably greater pressure than is the case with the multi-component nozzle. This is in particular because the sputtering gas has a much lower density than the cooling liquid. Therefore, the atomizing gas can be brought to a much greater speed by pressure than a liquid at the same pressure.
Die Mehrstoffdüse ist bevorzugt als eine Zweistoffdüse ausgeführt. Das bedeutet, dass neben der Kühlflüssigkeit und dem Zerstäubungsgas bevorzugt keine weiteren Stoffe für den Betrieb der Düse benötigt werden.The multi-fluid nozzle is preferably designed as a two-fluid nozzle. That means that next to the cooling liquid and the atomizing gas preferably no further substances for the operation of the nozzle are needed.
Die Mehrstoffdüse kann beispielsweise derart ausgeführt sein, dass die Kühlflüssigkeit als ein zentraler Flüssigkeitsstrahl aus der Düse austreten kann. Von einer oder mehreren Seiten des zentralen Flüssigkeitsstrahls kann dabei ein Zerstäubungsstrahl des Zerstäubungsgases quer zu dem zentralen Flüssigkeitsstrahl auf den Flüssigkeitsstrahl einwirken und so eine Zerstäubung der Kühlflüssigkeit bewirken.The multi-substance nozzle can be designed, for example, such that the cooling liquid can emerge from the nozzle as a central liquid jet. From one or more sides of the central liquid jet, a sputtering jet of the sputtering gas can act on the liquid jet transversely to the central liquid jet and thus cause atomization of the cooling liquid.
Die Kühlflüssigkeit umfasst bevorzugt zumindest Wasser. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Kühlflüssigkeit ausschließlich Wasser umfasst. Es ist aber auch möglich, dass Wasser mit Zusätzen als Kühlflüssigkeit verwendet wird. Als Zusatz kommt insbesondere ein Frostschutzmittel in Betracht, das ein Einfrieren der Kühlflüssigkeit bei tiefen Außentemperaturen verhindert. Die Kühlflüssigkeit wird bevorzugt in einem Behälter bereitgehalten, der über eine Kühlflüssigkeitsleitung an die Mehrstoffdüse angebunden ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Kühlflüssigkeit auch beispielsweise durch Kondensation z. B. von Abgas gewonnen werden.The cooling liquid preferably comprises at least water. In particular, it is preferred that the cooling liquid comprises exclusively water. But it is also possible that water is used with additives as a cooling liquid. As an additive in particular an antifreeze is considered, which prevents freezing of the coolant at low ambient temperatures. The cooling liquid is preferably kept in a container, which is connected via a coolant line to the multi-component nozzle. Alternatively or additionally, the cooling liquid may also be, for example, by condensation z. B. be obtained from exhaust gas.
Das Zerstäubungsgas umfasst bevorzugt zumindest Luft. Insbesondere ist es bevorzugt, dass das Zerstäubungsgas ausschließlich Luft umfasst. Es kann aber auch beispielsweise (insbesondere gekühltes) Abgas als Zerstäubungsgas verwendet werden. Das Zerstäubungsgas kann bevorzugt über eine Zerstäubungsgasleitung in die Mehrstoffdüse eingeleitet werden. Dazu ist bevorzugt, dass die Zerstäubungsgasleitung (insbesondere über einen Luftfilter) an die Umgebung des Kraftfahrzeugs angebunden ist, so dass Luft als das Zerstäubungsgas angesaugt werden kann. Dabei kann die Zerstäubungsgasleitung eine eigene Öffnung zur Umgebung des Kraftfahrzeugs aufweisen, über die Luft aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs (nur) in die Zerstäubungsgasleitung gelangen kann. Alternativ kann die Zerstäubungsgasleitung beispielsweise auch von der Ansaugleitung abzweigen, insbesondere stromaufwärts der Mehrstoffdüse.The atomizing gas preferably comprises at least air. In particular, it is preferred that the atomizing gas comprises only air. However, it is also possible for example to use (in particular cooled) exhaust gas as sputtering gas. The sputtering gas may preferably be introduced into the multi-fluid nozzle via a sputtering gas line. For this purpose, it is preferred that the atomizing gas line (in particular via an air filter) is connected to the surroundings of the motor vehicle, so that air can be sucked in as the atomizing gas. In this case, the sputtering gas line may have its own opening to the surroundings of the motor vehicle, via which air from the surroundings of the motor vehicle can (only) pass into the sputtering gas line. Alternatively, the sputtering gas line may for example also branch off from the intake line, in particular upstream of the multi-fluid nozzle.
Die beschriebene Vorrichtung ist bevorzugt derart ausgeführt, dass diese zum Nachrüsten in ein bestehendes Kraftfahrzeugs integriert werden kann.The described device is preferably designed such that it can be integrated for retrofitting in an existing motor vehicle.
In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst die Anordnung weiterhin mindestens einen Kompressor zur Versorgung der Mehrstoffdüse mit dem Zerstäubungsgas.In a preferred embodiment, the arrangement further comprises at least one compressor for supplying the multi-substance nozzle with the atomizing gas.
Der Kompressor ist bevorzugt elektrisch angetrieben. Alternativ ist es bevorzugt, dass der Kompressor mechanisch angetrieben ist, insbesondere über die Verbrennungskraftmaschine. Bevorzugt ist der Kompressor derart in die Zerstäubungsgasleitung integriert, dass über den Kompressor Luft als Zerstäubungsgas aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs angesaugt und in die Mehrstoffdüse eingeleitet werden kann.The compressor is preferably electrically driven. Alternatively, it is preferred that the compressor is mechanically driven, in particular via the internal combustion engine. Preferably, the compressor is integrated in the Zerstäubungsgasleitung so that can be sucked via the compressor air as atomizing gas from the environment of the motor vehicle and introduced into the multi-component nozzle.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung stellt der Kompressor Druckluft als das Zerstäubungsgas mit einem Druck im Bereich von 2 bis 5 bar bereit.In a further preferred embodiment of the arrangement, the compressor provides compressed air as the atomizing gas at a pressure in the range of 2 to 5 bar.
Druckluft mit einem Druck im Bereich von 2 bis 5 bar wird in Kraftfahrzeugen regelmäßig bereitgestellt, so dass für die beschriebene Anordnung keine Leitungen, Anschlüsse, Ventile und/oder Sensoren mit besonders hohen Anforderungen etwa an die Dichtigkeit verwendet werden müssen.Compressed air at a pressure in the range of 2 to 5 bar is regularly provided in motor vehicles, so that no lines, connections, valves and / or sensors with particularly high requirements such as the tightness must be used for the described arrangement.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist die Mehrstoffdüse an einen Turbolader angebunden, der verdichtete Luft als das Zerstäubungsgas bereitstellt.In a further preferred embodiment of the arrangement, the multi-fluid nozzle is connected to a turbocharger which provides compressed air as the atomizing gas.
Der Turbolader ist bevorzugt derart in eine Abgasleitung der Verbrennungskraftmaschine eingebunden, dass eine Abgasturbine des Turboladers von dem Abgas angetrieben werden kann (Abgasturbolader). Die dabei erzeugte Bewegung der Abgasturbine wird bevorzugt auf eine Verdichtungsturbine übertragen, mit der Luft verdichtet werden kann. Derart verdichtete Luft kann insbesondere für die Verbrennung von Kraftstoff in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet werden. In dieser Ausführungsform ist es bevorzugt, dass die derart von dem Turbolader verdichtete Luft teilweise abgezweigt wird und der Mehrstoffdüse zugeführt wird. Damit kann auf eine weitere Vorrichtung zur Bereitstellung und Verdichten des Zerstäubungsgases verzichtet werden. Es ist aber auch eine Ausführungsform bevorzugt, in der die Anordnung einen Kompressor aufweist, und in der wahlweise und/oder gleichzeitig Luft von dem Kompressor und/oder von dem Turbolader in die Mehrstoffdüse eingeleitet werden kann. In dieser Ausführungsform kann beispielsweise der Kompressor in solchen Betriebszuständen der Verbrennungskraftmaschine verwendet werden, in denen der Turbolader keine oder keine ausreichende Verdichtung von Luft ermöglicht. Das kann beispielsweise bei einer Niedriglastphase der Verbrennungskraftmaschine der Fall sein.The turbocharger is preferably integrated into an exhaust pipe of the internal combustion engine such that an exhaust gas turbine of the turbocharger can be driven by the exhaust gas (exhaust gas turbocharger). The resulting movement of the exhaust gas turbine is preferably transmitted to a compression turbine, can be compressed with the air. Such compressed air can be introduced in particular for the combustion of fuel in the combustion chambers of the internal combustion engine. In this embodiment, it is preferable that the air thus compressed by the turbocharger is partially branched off and supplied to the multi-fluid nozzle. This can be dispensed with a further device for providing and compressing the sputtering gas. However, an embodiment in which the arrangement has a compressor and in which optionally and / or simultaneously air can be introduced from the compressor and / or from the turbocharger into the multi-fluid nozzle is also preferred. In this embodiment, for example, the compressor may be used in such operating states of the internal combustion engine, in which the turbocharger allows no or sufficient compression of air. This may for example be the case in a low load phase of the internal combustion engine.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist die Mehrstoffdüse an eine Pumpe für Kühlflüssigkeit angeschlossen, die die Kühlflüssigkeit mit einen Druck im Bereich von 3 bis 5 bar bereitstellt.In a further preferred embodiment of the arrangement, the multi-material nozzle is connected to a pump for cooling liquid, which provides the cooling liquid with a pressure in the range of 3 to 5 bar.
Die Pumpe ist bevorzugt elektrisch und/oder mechanisch angetrieben. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Pumpe nicht nur zur Bereitstellung der Kühlflüssigkeit für die beschriebene Anordnung verwendet wird. Beispielsweise kann die Pumpe auch dazu genutzt werden, Kühlmittel innerhalb eines Kühlkreislaufs der Verbrennungskraftmaschine zu pumpen und/oder Wischwasser für Scheiben des Kraftfahrzeugs bereitzustellen. Durch eine derartige mehrfache Verwendung der Pumpe kann auf eine eigene Vorrichtung zum Bereitstellen der Kühlflüssigkeit für die beschriebene Anordnung verzichtet werden.The pump is preferably driven electrically and / or mechanically. In particular it is preferred that the pump is not only used to provide the cooling liquid for the described arrangement. For example, the pump can also be used to pump coolant within a cooling circuit of the internal combustion engine and / or to provide wiper water for windows of the motor vehicle. By such a multiple use of the pump can be dispensed with a separate device for providing the cooling liquid for the described arrangement.
Eine derartige Mehrfachverwendung der Pumpe kann insbesondere deshalb möglich sein, weil die beschriebene Anordnung mit einem Druck der Kühlflüssigkeit im Bereich von 3 bis 5 bar betrieben werden kann. Wasser mit einem Druck in diesem Bereich wird regelmäßig auch für andere Anwendungen innerhalb eines Kraftfahrzeugs (insbesondere für einen Kühlkreislauf oder für eine Wischwasseranlage) bereitgestellt.Such a multiple use of the pump may be possible in particular because the arrangement described can be operated with a pressure of the cooling liquid in the range of 3 to 5 bar. Water at a pressure in this range is also regularly provided for other applications within a motor vehicle (in particular for a cooling circuit or for a mop water system).
Anforderungen an Leitungen, Gefäße, Anschlüsse, Ventile und/oder Sensoren für die Kühlflüssigkeit können insbesondere von dem verwendeten Druck der Kühlflüssigkeit abhängen. Würde eine Düse verwendet, die ohne Zerstäubungsgas betrieben werden kann, so müsste das Kühlmittel für eine gleich feine Zerstäubung mit einem deutlich größeren Druck bereitgestellt werden. Durch die Verwendung der Mehrstoffdüse in der beschriebenen Anordnung ist ein Druck im angegebenen Bereich von 3 bar bis 5 bar ausreichend, so dass die Anforderungen an die Leitungen, Gefäße, Anschlüsse, Ventile und/oder Sensoren für die Kühlflüssigkeit nur entsprechend gering sind.Requirements for pipes, vessels, connections, valves and / or sensors for the cooling liquid may depend in particular on the pressure used for the cooling liquid. If a nozzle were used which can be operated without sputtering gas, then the coolant would have to be provided for an equally fine atomization with a significantly greater pressure. By using the multi-fluid nozzle in the described arrangement, a pressure in the specified range of 3 bar to 5 bar is sufficient, so that the requirements for the lines, vessels, connections, valves and / or sensors for the cooling liquid are only correspondingly low.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Anordnung ist die Mehrstoffdüse so eingerichtet, dass ein Massenstromverhältnis des Zerstäubungsgases und der Kühlflüssigkeit im Bereich von 0,3 bis 0,6 liegt.In a further preferred embodiment of the arrangement, the multi-substance nozzle is set up so that a mass flow ratio of the atomizing gas and the cooling liquid is in the range of 0.3 to 0.6.
Der Massenstrom ist definiert als die Masse, die pro Zeiteinheit eine Querschnittsfläche passiert. Das Massenstromverhältnis des Zerstäubungsgases und der Kühlflüssigkeit ist definiert als der Massenstrom des Zerstäubungsgases geteilt durch den Massenstrom der Kühlflüssigkeit. Dass dieses Verhältnis in dieser Ausführungsform im Bereich von 0,3 bis 0,6 liegt, bedeutet, dass die Massen von Zerstäubungsgas und Kühlflüssigkeit, die in einem bestimmten Zeitabschnitt in die Mehrstoffdüse gelangen, ein Verhältnis im Bereich von 0,3 bis 0,6 aufweisen. Dabei ist die Masse des Zerstäubungsgases kleiner als die Masse der Kühlflüssigkeit.The mass flow is defined as the mass that passes through a cross-sectional area per unit of time. The mass flow ratio of the atomizing gas and the cooling liquid is defined as the mass flow of the atomizing gas divided by the mass flow of the cooling liquid. That this ratio is in the range of 0.3 to 0.6 in this embodiment means that the masses of atomizing gas and cooling liquid which enter the multi-component nozzle in a certain period of time have a ratio in the range of 0.3 to 0.6 exhibit. The mass of the atomizing gas is smaller than the mass of the cooling liquid.
Der Massenstrom des Zerstäubungsgases wird bevorzugt nach dem Differenzdruckprinzip an einer Blende in der Zerstäubungsgasleitung gemessen. Der Massenstrom der Kühlflüssigkeit kann beispielsweise über einen Sensor in der Pumpe gemessen werden.The mass flow of the atomizing gas is preferably measured according to the differential pressure principle at an orifice in the atomizing gas line. The mass flow of the cooling liquid can be measured for example via a sensor in the pump.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Anordnung so eingerichtet, dass ein Massenstrom der Kühlflüssigkeit zumindest in Abhängigkeit eines Betriebszustandes der Verbrennungskraftmaschine einstellbar ist, wobei ein Volumenstrom der Kühlflüssigkeit in einem Volllastzustand im Bereich von 0,25 l/min bis 1 l/min [Liter pro Minute] liegt.In a further preferred embodiment, the arrangement is set up so that a mass flow of the cooling liquid is adjustable at least as a function of an operating state of the internal combustion engine, wherein a volume flow of the cooling liquid in a full load state in the range of 0.25 l / min to 1 l / min [liters per minute].
Als Parameter, die den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine charakterisieren, kommen hier insbesondere eine Drehzahl, ein Drehmoment, eine Stellung eines Gaspedals (d. h. eine vom Fahrer gewünschte Leistung) und/oder eine Temperatur (insbesondere des Abgases) der Verbrennungskraftmaschine in Betracht. Bevorzugt wird umso mehr von der Kühlflüssigkeit in die Ansaugleitung eingeleitet, je höher die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine ist. Das kann sinnvoll sein, weil so beispielsweise insbesondere bei Volllast eine besonders hohe Kühlleistung erreicht werden kann.As parameters which characterize the operating state of the internal combustion engine, in particular a speed, a torque, a position of an accelerator pedal (i.e., a power desired by the driver) and / or a temperature (in particular of the exhaust gas) of the internal combustion engine come into consideration. Preferably, the more the cooling liquid is introduced into the intake line, the higher the rotational speed of the internal combustion engine. This may be useful because, for example, especially at full load, a particularly high cooling performance can be achieved.
Der Volumenstrom der Kühlflüssigkeit kann entweder direkt gemessen werden (beispielsweise über einen Sensor in der Pumpe) oder aus dem Massenstrom der Kühlflüssigkeit berechnet werden.The volume flow of the cooling liquid can either be measured directly (for example via a sensor in the pump) or calculated from the mass flow of the cooling liquid.
Die Erfindung findet insbesondere Einsatz in einem Kraftfahrzeug umfassend zumindest eine Verbrennungskraftmaschine und eine wie beschrieben ausgeführte Anordnung zur Kühlung von Luft für eine Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine.The invention finds particular application in a motor vehicle comprising at least one internal combustion engine and an arrangement designed as described for cooling air for combustion in the internal combustion engine.
Die weiter vorne für die Anordnung beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das beschriebene Kraftfahrzeug anwendbar und übertragbar.The particular advantages and design features described further above for the arrangement are applicable to the motor vehicle described and transferable.
Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Die Figur zeigt ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel, auf das die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figur und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigt:
-
1 : eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer Anordnung zur Kühlung von Luft für eine Verbrennung in einer Verbrennungskraftmaschine.
-
1 : A schematic representation of a motor vehicle with an arrangement for cooling air for combustion in an internal combustion engine.
Die Anordnung
Die Kühlflüssigkeit kann über eine Kühlflüssigkeitsleitung
Das Zerstäubungsgas kann über eine Zerstäubungsgasleitung
Die Mehrstoffdüse
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Kraftfahrzeugmotor vehicle
- 22
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 33
- Ansaugleitungsuction
- 44
- Abgasleitungexhaust pipe
- 55
- Anordnungarrangement
- 66
- KühlflüssigkeitsleitungCoolant line
- 77
- Behältercontainer
- 88th
- Pumpepump
- 99
- ZerstäubungsgasleitungZerstäubungsgasleitung
- 1010
- Filterfilter
- 1111
- Kompressorcompressor
- 1212
- Blendecover
- 1313
- Drucksensorpressure sensor
- 1414
- Mehrstoffdüsemulticomponent nozzle
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016224543.0A DE102016224543A1 (en) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Arrangement for cooling air |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102016224543.0A DE102016224543A1 (en) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Arrangement for cooling air |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE102016224543A1 true DE102016224543A1 (en) | 2018-06-14 |
Family
ID=62201381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE102016224543.0A Withdrawn DE102016224543A1 (en) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | Arrangement for cooling air |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE102016224543A1 (en) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998010185A1 (en) * | 1996-09-09 | 1998-03-12 | Lars Collin Consult Ab | DRIVE ARRANGEMENT AND METHOD OF REDUCING THE AMOUNT OF NOx IN THE EXHAUST GASES FROM AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| US20040216699A1 (en) * | 2001-03-14 | 2004-11-04 | Goran Sundholm | Method and apparatus for reducing combustion engine emissions |
| US20160237974A1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-18 | Cummins Power Generation Ip, Inc. | Air assisted injector for wet compression atomization |
-
2016
- 2016-12-08 DE DE102016224543.0A patent/DE102016224543A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998010185A1 (en) * | 1996-09-09 | 1998-03-12 | Lars Collin Consult Ab | DRIVE ARRANGEMENT AND METHOD OF REDUCING THE AMOUNT OF NOx IN THE EXHAUST GASES FROM AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE |
| US20040216699A1 (en) * | 2001-03-14 | 2004-11-04 | Goran Sundholm | Method and apparatus for reducing combustion engine emissions |
| US20160237974A1 (en) * | 2015-02-18 | 2016-08-18 | Cummins Power Generation Ip, Inc. | Air assisted injector for wet compression atomization |
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