DE102017121754A1 - Vorrichtung zur Reduzierung der Verbrennungsgastemperaturen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Kühlen von Frischluft und der daraus resultierenden Verbrennungsgastemperaturen und einen Verbrennungsmotor. Die Vorrichtung zum Kühlen von Frischluft, umfasst einen Wasserinjektor (2), einen Wassertank (3), eine Wasserpumpe (4) und eine Verrohrung (5), die den Wassertank (3) über die Wasserpumpe (4) mit dem Wasserinjektor (2) verbindet, und einen Druckspeicher (6) zum Speichern von Wasser (7), wobei der Druckspeicher (6) zwischen Wasserpumpe (4) und Wasserinjektor (2) angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser zum Kühlen von sich in einem Verbrennungsraum befindenden oder dieser zugeleiteten Frischluft und der im weiteren Verlauf sich ergebenen Verbrennungsgastemperaturen.
  • Es ist bekannt, eine Wassermenge gezielt in einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors einzuführen, um ein Klopfen, d.h., eine unkontrollierte Zündung eines sich im Verbrennungsraum befindlichen Kraftstoff-Luft-Gemisches, zu unterdrücken. Ein solches Verfahren offenbart beispielsweise die US8352162B2 , bei der Wasser mittels eines Injektors direkt in den Verbrennungsraum eingespritzt wird.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser zum Kühlen von sich in einem Verbrennungsraum befindenden oder dieser zugeleiteten Ladeluft umfasst einen Wasserinjektor, einen Wassertank, eine Wasserpumpe und eine Verrohrung, die den Wassertank über die Pumpe mit dem Wasserinjektor verbindet, und einen Druckspeicher zum Speichern von Wasser, wobei der Druckspeicher zwischen Pumpe und Wasserinjektor angeordnet ist.
  • Damit kann gewährleistet werden, dass eine Mindestmenge an Wasser mit einem ausreichend hohen Druck eingespritzt wird. Das Einspritzen kann entweder direkt in einen Verbrennungsraum eines Verbrennungsmotors oder in einen Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors erfolgen. Das Vorsehen eines Druckspeichers ermöglicht es, die Wasserpumpe in einem Betrieb des Verbrennungsmotors, in dem eine Kühlung der Ladeluft nicht erfolgen soll oder nur eine geringe Wassermenge zum Kühlen der Ladeluft notwendig ist, abzuschalten. Dies ermöglicht, Energie zu sparen. Des Weiteren ist sofort eine Mindestmenge an Wasser mit einem geeignet hohen Druck vorhanden, wenn Wasser zum Kühlen der Frischluft angefordert wird. Der benötigte Druck muss nicht erst durch ein Einschalten der Wasserpumpe aufgebaut werden.
  • Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor umfasst eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser.
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der folgenden 1 näher erläutert.
  • Die 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor 1 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser. Das Wasser wird eingespritzt, um die Verbrennungsgastemperaturen zu reduzieren. Zweck der Kühlung ist beispielsweise, eine ungewünschte Selbstzündung eines sich im Verbrennungsraum 8 befindenden Kraftstoff-Luft-Gemisches zu unterdrücken. Der Verbrennungsmotor 1 ist hier ein Vierzylinder mit in einem Motorblock 9 vorgesehenen vier Verbrennungsräumen 8.
  • Die Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser umfasst einen Wasserinjektor 2, einen Wassertank 3, eine Wasserpumpe 4 und eine Verrohrung 5, über die der Wassertank 3 über die Wasserpumpe 4 mit dem Wasserinjektor 2 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel sind, entsprechend der Anzahl der Zylinder, vier Wasserinjektoren 2 vorgesehen, die jeweils einen Verbrennungsraum 8 zugeordnet sind um Wasser direkt in den jeweiligen Verbrennungsraum 8 einzuspritzen. Eine Alternative ist es, den Wasserinjektor im Ansaugkanal anzuordnen (nicht dargestellt), so dass die Ladeluft bereits vor Eintritt in den Verbrennungsraum gekühlt wird.
  • Des Weiteren umfasst die Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser einen Druckspeicher 6 zum Speichern von Wasser. Der Druckspeicher 6 ist zwischen Pumpe und Wasserinjektor 2 (hier den vier Wasserinjektoren 2), angeordnet und damit mit der Verrohrung 5 verbunden. Der Druckspeicher 6 ist ausgelegt, um eine Mindestmenge an Wasser aufzunehmen. Die Mindestmenge an Wasser ist vorteilhafterweise größer als die Menge an Wasser, die sich in der Verrohrung 5 in dem Abschnitt zwischen der Pumpe 4 und dem Wasserinjektor 2, hier den vier Wasserinjektoren 4, befindet. In diesem Ausführungsbeispiel kann der Druckspeicher 6 eine Mindestmenge an Wasser von 200 ml aufnehmen. In einer bevorzugten Ausführungsform nimmt der Druckspeicher 6 eine Mindestmenge an Wasser von 200 ml auf. Damit kann gewährleistet werden, dass beim Einspritzen von Wasser eine ausreichende Menge an Wasser mit einem für diese Anwendung ausreichenden Druck zur Verfügung steht.
  • In diesem Falle arbeitet der Druckspeicher 6 mit komprimierter Luft, um den Druck bereitzustellen. Durch einen Betrieb der Wasserpumpe 4 wird der Druckspeicher 6 befüllt und sich in diesem befindende Luft komprimiert. Die komprimierte Luft gewährleistet, dass ein geeignet hoher Druck vorhanden ist.
  • Der Druckspeicher 6 beaufschlagt im befüllten Zustand die sich im Druckspeicher befindende Wassermenge mit einem Druck von mindestens 8 bar. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Wassermenge mit einem Druck von mindestens 8 bar beaufschlagt.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 8352162 B2 [0002]

Claims (4)

  1. Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser zum Kühlen von sich in einem Verbrennungsraum befindenden oder dieser zugeleiteten Frischluft und der daraus resultierenden Verbrennungsgastemperaturen, umfassend einen Wasserinjektor (2), einen Wassertank (3), eine Wasserpumpe (4) und eine Verrohrung (5), die den Wassertank (3) über die Wasserpumpe (4) mit dem Wasserinjektor (2) verbindet, und einen Druckspeicher (6) zum Speichern von Wasser (7), wobei der Druckspeicher (6) zwischen Wasserpumpe (4) und Wasserinjektor (2) angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Druckspeicher (6) und die Wasserpumpe (4) derart ausgelegt sind, dass im Druckspeicher (6) Wasser mit einem Mindestdruck von mindestens 4 bar, bevorzugt mindestens 8 bar bereitgestellt wird.-
  3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Druckspeicher (6) ein Mindestvolumen von 20ml, bevorzugt mindestens 200ml zum Speichern von Wasser hat.
  4. Verbrennungsmotor (1), umfassend einer Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3.
DE102017121754.1A 2016-09-28 2017-09-20 Vorrichtung zur Reduzierung der Verbrennungsgastemperaturen Pending DE102017121754A1 (de)

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