DE102017211826B3 - Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine Download PDF

Info

Publication number
DE102017211826B3
DE102017211826B3 DE102017211826.1A DE102017211826A DE102017211826B3 DE 102017211826 B3 DE102017211826 B3 DE 102017211826B3 DE 102017211826 A DE102017211826 A DE 102017211826A DE 102017211826 B3 DE102017211826 B3 DE 102017211826B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
water
internal combustion
combustion engine
gas inlet
valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE102017211826.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Anatoliy Lyubar
Florian Kleiner
Erwin Achleitner
Gerd Rösel
Stefan Schuster
Dragan Stojkovic
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vitesco Technologies GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102017211826.1A priority Critical patent/DE102017211826B3/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102017211826B3 publication Critical patent/DE102017211826B3/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B47/00Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines
    • F02B47/02Methods of operating engines involving adding non-fuel substances or anti-knock agents to combustion air, fuel, or fuel-air mixtures of engines the substances being water or steam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/022Adding fuel and water emulsion, water or steam
    • F02M25/025Adding water
    • F02M25/028Adding water into the charge intakes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M35/00Combustion-air cleaners, air intakes, intake silencers, or induction systems specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M35/10Air intakes; Induction systems
    • F02M35/10242Devices or means connected to or integrated into air intakes; Air intakes combined with other engine or vehicle parts
    • F02M35/10262Flow guides, obstructions, deflectors or the like
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B31/00Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder
    • F02B31/04Modifying induction systems for imparting a rotation to the charge in the cylinder by means within the induction channel, e.g. deflectors
    • F02B31/06Movable means, e.g. butterfly valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02FCYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
    • F02F1/00Cylinders; Cylinder heads 
    • F02F1/24Cylinder heads
    • F02F1/42Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads
    • F02F1/4235Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of intake channels
    • F02F1/4242Shape or arrangement of intake or exhaust channels in cylinder heads of intake channels with a partition wall inside the channel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine beschrieben, mit einem Wasservorratsbehälter zum Speichern von Wasser, einem Wasserinjektor (10), dessen Wasseraustrittsöffnung (37) in einem Saugrohr (8) der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, einer Fördereinrichtung zum Fördern des Wassers von dem Wasservorratsbehälter zu dem Wasserinjektor (10), einer Steuerungseinrichtung, welche Signale zum Aktivieren der Fördereinrichtung und zum Öffnen und Schließen des Wasserinjektors (10) abgibt. An dem Wasserinjektor (10) ist an seiner Wasseraustrittsöffnung (37) eine Wasserzuführleitung (25) fluiddicht angeschlossen und die Wasserzuführleitung (25) ist in Richtung zu einem Gaseinlassventil (5) der Verbrennungskraftmaschine derart geführt, dass die Wasserzuführleitung (25) unmittelbar vor einem Ventilteller (27) des Gaseinlassventiles (5) endet. Weiterhin werden entsprechende Verfahren zum Einspritzen von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine angegeben, wobei das Wasser bei geöffnetem Gaseinlassventil (5) in einen sich zwischen dem Ventilteller (27) und einer Zylinderkopfwandung bildenden Ventilspalts (26) oder das Wasser bei geöffnetem Gaseinlassventil (5) auf den Ventilteller (27) gespritzt wird.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser in das Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine.
  • Die Wassereinspritzung ist ein seit langem bekanntes Verfahren zur Leistungssteigerung, zur CO2-Reduzierung, zur Verminderung der Gemischanreicherung an der Volllast einer Brennkraftmaschine und zur Reduzierung der Klopfneigung. Es gibt verschiedene Systeme, wie das Wasser der Verbrennungskraftmaschine zugeführt werden kann.
  • Eine Möglichkeit besteht darin, das Wasser vor der Einspritzung mit Kraftstoff zu mischen und dann die so gebildete Emulsion zuzuführen. Bei einer Wasser-Saugrohreinspritzung wird das Wasser mit einem Systemdruck von typisch 5-7 bar in die Einlasskanäle eingespritzt und gelangt beim Ansaugvorgang in die Zylinder. (Niederdruck-Einspritzung). Bei einer Wasser-Luftsammlereinspritzung wird das Wasser nach dem Ladeluftkühler zugeführt und verdampft noch im Ansaugtrakt. Bei einer separaten Wasser-Direkteinspritzung wird das Wasser mittels eines für hohe Drücke ausgelegten Injektors direkt in die Brennräume eingespritzt.
  • Das Wasser für die Wassereinspritzung ist ein Zusatzstoff, welcher in einem separaten Vorratsbehälter im Fahrzeug mitgeführt werden muss. Der Wasserverbrauch sollte daher so gering wie möglich sein, um ein häufiges Nachfüllen des Vorratsbehälters zu vermeiden. Das gilt auch, wenn das Wasser onboard gewonnen wird, beispielsweise aus dem Kondensat der Klimaanlage oder der Abgasanlage. Wassereinspritzsysteme, bei denen das Wasser direkt in die Brennräume eingespritzt wird, zeigen die beste Ausnutzung des Wassersvorrats, weisen aber eine hohe Systemkomplexheit und damit hohe Kosten auf. Bei der Einbringung von Emulsionen aus Wasser und Kraftstoff kommen noch zusätzlich sehr hohe Anforderungen an die Instationärsteuerung der Kraftstoffeinspritzung dazu, da der Wassertransport im Einspritzsystem genau modelliert werden muss.
  • Bei einer herkömmlichen Wasser-Saugrohreinspritzung wird ein großer Anteil des Wassers an die Zylinderwand transportiert, was zu Dauerhaltbarkeitsproblemen führen kann und es entsteht auch ein Wandfilm im Einlasskanal und an den Einlassventilen. Dies sind die Ursachen für die schlechtere Wasserausnutzung der Saugrohreinspritzung gegenüber der Direkteinspritzung von Wasser in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine.
  • In der WO 2016/177531 A1 ist ein Verfahren zur Klopfregelung einer mit einer Wassereinspritzung betreibbaren Brennkraftmaschine beschrieben. Das Wasser wird dabei entweder in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine oder direkt in den jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine eingespritzt. Mindestens ein Parameter der Klopfregelung wird in Abhängigkeit von einer mit der Wassereinspritzung in Zusammenhang stehenden Größe bestimmt. Insbesondere wird der mindestens eine Parameter von der Menge des eingespritzten Wassers bestimmt und als Parameter ist ein Zündwinkel oder ein Verstellwert für einen Zündwinkel angegeben.
  • Die EP 3 018 330 A1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, wobei der Zylinder über ein Schwingrohr mit einem Luftsammler verbunden ist, und mit einem Wasserinjektor, der in dem Luftsammler gegenüber dem Schwingrohr angeordnet ist. Der Wasserinjektor ist dabei so zu dem Schwingrohr ausgerichtet, dass er im Wesentlichen axial in das Schwingrohr einspritzt.
  • In der US 4 640 234 A ist ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit zumindest einem Zylinder beschrieben welcher neben den, zum Betreiben benötigten Kraftstoff mit einem zusätzlichen Medium versorgt werden kann, wobei der Kraftstoff in Relation zu der eingezogenen Luftmenge dosiert und an jeden Motorzylinder verteilt wird. Der Kraftstoff wird vor seinem Eintritt in den Motorzylinder auf eine Temperatur über seiner Flammtemperatur erhitzt und der erhitzte Kraftstoff in den betreffenden Motorzylinder in einem bezüglich der Wand des betreffenden Zylinders flachen, tangentialen Einspritzwinkel eingeführt und dann, wenn der Motor unter Bedingungen läuft, welche normalerweise Vordetonationen oder Klopfen verursachen, wie zum Beispiel wenn ein niedrigoctaniger Kraftstoff verwendet wird, ein zusätzliches Medium, zum Beispiel Wasser oder eine Mischung aus Wasser und einem Gefrierschutzmittel, in einer kontrollierten Menge, in einem bezüglich der Wand des betreffenden Zylinders steileren Einspritzwinkel in einer radial innerhalb der Bahn des Kraftstoffs liegenden Bahn in den Zylinder eingespritzt wird. Der steilere Einspritzwinkel wird durch separate, nahe dem Einlassventil angeordnete und gegen den Spalt des geöffneten Einlassventils gerichtete Einspritzdüsen erhalten.
  • Die DE 28 31 694 A1 zeigt einen Verbrennungskraftmotor mit mindestens einem Zylinder, einem in diesem beweglichen Arbeitskolben, im Zylinderkopf angeordneten Ein- und Auslassventilen und einer Zünd- oder Einspritzeinrichtung. An das Einlassventil schließt sich ein Einlasskanal mit einem Vergaser und an das Auslassventil ein Auslasskanal an, wodurch eine Zuführungsleitung vor dem Einlassventil mündet. Unmittelbar an dem Einlassventil bzw. an dem Ventilsitz benachbart an einer möglichst weit von der Zünd- oder Einspritzeinrichtung abgekehrten Stelle bzgl. des Ventilsitzes ist in Strömungsrichtung vorgegeben, eine Zuführungsleitung angeordnet, deren Mündung in eine Ebene im Wesentlichen parallel zum Ventilsitz des Einlassventils liegt.
  • Die EP 2 918 813 A1 beschreibt eine Wassereinspritzanlage für einen Verbrennungsmotor, umfassend einen Wassertank, zumindest eine Pumpe und zumindest einen Wasserinjektor, wodurch durch die Pumpe Wasser aus dem Wassertank zu dem Wasserinjektor pumpbar ist und Wasser durch den Wasserinjektor in ein Luftansaugsystem des Verbrennungsmotors einspritzbar ist. Jedem Wasserinjektor ist zumindest ein Einlassventil des Verbrennungsmotors zugeordnet, wobei durch den Wasserinjektor Wasser in das Luftansaugsystem unmittelbar vor dem Einlassventil einspritzbar ist.
  • Die US 6 609 499 B2 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff bei einer Brennkraftmaschine. Dabei wird der Kraftstoff mittels zwei Kraftstoffinjektoren- und Zuführleitungen in zwei Einlasskanälen auf zwei Einlassventile geführt.
  • Die DE 10 2015 220 976 A1 beschreibt eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem in einem Zylinderkopf angeordneten Einlassventil, das in einer zugehörigen Ventilführung geführt ist und mit mindestens einer Wassereinbringeinrichtung zum Einbringen/Einspritzen von Wasser in einen Einlasskanal oder einen Brennraum. Die mindestens eine Wassereinbringeinrichtung weist mindestens einen Wasserkanal auf, der zumindest teilweise in der Ventilführung verläuft und mit seinem Ausgang in den Einlasskanal gerichtet ist, oder die mindestens eine Wassereinbringungseinrichtung weist mindestens einen Wasserkanal auf, der zumindest teilweise im Einlassventil verläuft und mit seinem Ausgang in den Brennraum gerichtet ist oder die mindestens eine Wassereinbringeinrichtung weist einen Wasserkanal auf der zumindest teilweise in einem Ventilsitzring verläuft und mit seinem Ausgang in dem Bereich eines Ventilkopfes gerichtet ist.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser in das Saugrohr einer Verbrennungskraftmaschine anzugeben, die bei hoher Effizienz einen verringerten Wasserverbrauch sicherstellen.
  • Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruches gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß der Erfindung wird eine Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine beschrieben, mit einem Wasservorratsbehälter zum Speichern von Wasser, einem Wasserinjektor, dessen Wasseraustrittsöffnung in einem Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist, einer Fördereinrichtung zum Fördern des Wassers von dem Wasser- vorratsbehälter zu dem Wasserinjektor, einer Steuerungseinrich- tung, welche Signale zum Aktivieren der Fördereinrichtung und zum Öffnen und Schließen des Wasserinjektors abgibt. An den Wasser- injektor ist an seiner Wasseraustrittsöffnung eine Wasserzu- führleitung fluiddicht angeschlossen und die Wasserzuführlei- tung ist in Richtung zu einem Gaseinlassventil der Verbren- nungskraftmaschine derart geführt, dass die Wasserzuführleitung unmittelbar vor einem Ventilteller des Gaseinlassventiles endet, und die Wasserzuführleitung (25, 25A) auf einem, im Saugrohr (8) angeordneten, zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse dienenden Luftleitelement (32) befestigt ist. Im Saugrohr befindet sich ein zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse dienendes Luftleitelement. Dadurch kann die Wasserzuführleitung auf diesem Luftleitelement befestigt werden, wodurch sich zusätzliche Befestigungselemente für die Wasserzuführleitung im Saugrohr erübrigen.
  • Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass das Wasser direkt vor die Gaseinlassventile geleitet wird und damit der bei herkömmlichen Wassereinspritzsystemen unvermeidbare Wasserfilm an den Wänden des Saugrohres vermieden werden kann. Außerdem wird die Benetzung der Brennraumwände mit Wasser reduziert. Dies trägt zu einer besseren Ausnutzung des Wasservorrates bei.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung verläuft die Wasserzuführleitung im Wesentlichen im Saugrohr und weist an seinem, dem Gaseinlassventil zugewandten Ende eine Kröpfung in Richtung eines, bei geöffnetem Gaseinlassventil sich zwischen Ventilteller und einer Zylinderkopfwandung bildenden Ventilspalts auf.
  • Dadurch ist sichergestellt, dass das Wasser exakt in den Ventilspalt eingespritzt werden kann und kein unnötiger Wasserverbrauch durch Benetzung des Schaftes des Gaseinlassventils auftritt.
  • Weist die Verbrennungskraftmaschine pro Zylinder zwei Gaseinlassventile auf, so ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass sich die Wasserzuführleitung ausgehend von dem Anschluss an die Wasseraustrittsöffnung im weiteren Verlauf auf zwei Teil-Wasserzuführleitungen verzweigt und je eine der Teil-Wasserzuführleitungen zu je einem Gaseinlassventil führt.
  • Mit einer solchen Anordnung wird erreicht, dass nur mit einem einzigen Wasserinjektor in beide Einlassöffnungen des Zylinders Wasser eingespritzt werden kann, was zu einer Vereinfachung des Systems beiträgt.
  • Die Wasserzuführleitungen können als ein aus metallischem Werkstoff bestehendem Rohr, insbesondere als Kapillarrohr oder als ein aus hochfestem Kunststoff bestehendem Rohr ausgeführt sein, die an ihrem freien Ende eine Düse oder eine Blende aufweisen können. Damit kann zusätzlich eine Beeinflussung der Austrittsgeschwindigkeit des Wassers erreicht werden.
  • Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
    • 1 in schematischer Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Wassereinspritzung in das Saugrohr,
    • 2 eine Detailansicht eines Saugrohres mit einer Anordnung eines Wasserinjektors mit einer angeschlossenen Wasserzuführleitung zum Ventilspalt eines Gaseinlassventiles,
    • 3 eine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Einrichtung zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse im Saugrohr,
    • 4 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Anordnung eines Wasserinjektors mit 2 Wasserzuführleitungen zu den jeweiligen Ventilspalten zweier Gaseinlassventile,
    • 5 in schematischer Darstellung eine weitere Möglichkeit zur Zufuhr von Wasser nahe dem Einlassventil.
  • Die 1 zeigt in grob schematischer Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 1 mit einem Ansaugtrakt 2 und einem Abgastrakt 3. Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist mehrere Zylinder 4 auf, wobei jedem Zylinder 4 zum Gasaustauch je ein Gaseinlassventil 5 und je ein Gasauslassventil 6 zugeordnet ist. Von einem Sammelrohr 7 des Ansaugtraktes 2 zweigen entsprechend der Zylinderanzahl einzelne Saugrohre 8 ab, die zu den entsprechenden Zylindern 4 führen, so dass bei geöffneten Gaseinlassventilen 5 Frischluft oder ein Kraftstoff-/Luftgemisch und/oder vom Abgastrakt 3 rückgeführtes Abgas in die Verbrennungsräume der Zylinder 4 einströmen kann.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 1 ist ein Typ mit Kraftstoffdirekteinspritzung, bei der unter hohem Druck stehender Kraftstoff mittels entsprechender Kraftstoff-Injektoren direkt in die Verbrennungsräume eingespritzt wird. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das Verfahren ist aber auch bei Verbrennungskraftmaschinen anwendbar, bei denen Kraftstoff in die Saugrohre eingespritzt wird, sich dort mit der Ansaugluft vermischt und bei geöffneten Gaseinlassventilen 5 das Kraftstoff-/Luftgemisch in die Verbrennungsräume gelangt. Beide Arten solche Kraftstoffversorgungseinrichtungen sind bekannt und aus Gründen einer erhöhten Übersichtlichkeit in der 1 weggelassen.
  • Die Verbrennungskraftmaschine 1 weist eine Vorrichtung 9 zur Einspritzung von Wasser in die Saugrohre 8 auf. Hierzu ist in jedem Saugrohr 8 ein Wasserinjektor 10 angeordnet. Als Wasserinjektoren 10 können herkömmliche, elektrisch ansteuerbare Einspritzventile, wie sie für Saugrohreinspritzung von Kraftstoff (PFI- Ventile, Port Fuel Injection) Verwendung finden, eingesetzt werden. Die Wasserinjektoren 10 werden über individuelle Fluidleitungen 11 mit Wasser versorgt, das mittels einer elektrisch angetriebenen Fördereinrichtung 12, insbesondere einer Wasserpumpe 12 aus einem Wasservorratsbehälter 13 gefördert wird. Wird als Wasserpumpe 12 eine Verdrängerpumpe verwendet, die bidirektional betrieben werden kann und selbstansaugend ist, kann diese auch zum Zurückpumpen des Wassers aus den Wasserinjektoren 10, den Fluidleitungen 11 und der Wasserpumpe 12 selbst dienen, wodurch ein Einfrieren des Wassers in diesen Komponenten sicher verhindert werden kann.
  • Wasser im Wasservorratsbehälters 13 kann entweder manuell vom Fahrer des Kraftfahrzeuges mittels eines Einfüllstutzens 14 manuell nachgefüllt werden, oder das Wasser kann Onboard gewonnen werden. Als Wasserquellen kommen insbesondere das Kondenswasser der Klimaanlage, Regenwasser, oder das Kondenswasser des Abgases in Frage, wobei in diesen Fällen die Qualität des Wassers zu überwachen ist. Zum Einbringen solches, onbord gewonnenen Wassers weist der Wasservorratsbehälter 13 einen Zuführanschluss 15 auf.
  • In oder an dem Wasservorratsbehälter 13 sind neben einem Sensor 16 für die Qualität des Wassers, der auch eine Fehlbetankung erkennen kann, ein Füllstandssensor 17 und ein Temperatursensor 18 vorgesehen, dessen Signal eine in oder an dem Wasservorratsbehälter 13 angeordnete Heizeinrichtung 19 bei Temperaturen in der Nähe des Gefrierpunktes des Wassers aktiviert. Damit kann sichergestellt werden, dass zu jedem Zeitpunkt flüssiges Wasser zur Wassereinspritzung zur Verfügung steht.
  • Zur Steuerung und Regelung der Verbrennungskraftmaschine 1 ist eine elektronische Steuerungseinrichtung 20 vorgesehen, welche auch die Wassereinspritzung, also die Ansteuerung der Wasserinjektoren 10 und die Ansteuerung der Wasserpumpe 12 übernimmt.
  • Die elektronische Steuerungsvorrichtung 8 kann auch in ein Motorsteuergerät der Verbrennungskraftmaschine 1 integriert sein. Über Schnittstellen werden ihr u.a. Signale ES von den verschiedensten Sensoren eingangsseitig zugeführt und sie erzeugt daraus Stellsignale bzw. Ausgangssignale für die verschiedensten Stellglieder. Solche Steuerungsvorrichtungen 20, die in der Regel einen oder mehrere Mikroprozessoren beinhalten, sind an sich bekannt, sodass im Weiteren nicht näher darauf eingegangen wird.
  • Die 2 zeigt in schematischer Weise denjenigen Teil eines Saugrohres 8, der in einen hier nicht dargestellten Zylinder einer Brennkraftmaschine mündet und mittels des Gaseinlassventiles 5 mit dem Brennraum im Zylinder in Verbindung steht. Von den zum Gaswechsel im Zylinder notwendigen Gaswechselventilen ist nur das Gaseinlassventil 5 in vereinfachter Darstellung gezeigt. Insbesondere sind Ventilführungen, der Ventilantrieb und der Ventilsitz in dem Zylinderkopf nicht dargestellt.
  • An dem Saugrohr 8 ist eine Aufnahmevorrichtung 21 zur Aufnahme eine Wasserinjektors 10 vorgesehen, in die der Wasserinjektor 10 mit seinem Ventilkörper 22 form- und/oder kraftschlüssig derart befestigt ist, so dass das düsenseitige Ende 23 des Ventilkörpers 10 mit seiner Wasseraustrittsöffnung(37) innerhalb des Saugrohres 8 liegt. An dem düsenseitigen Ende 23 des Ventilkörpers 22 ist ein Anschlussstück 24 in Form eines Adapters vorgesehen, der das düsenseitige Ende 23 fest umschließt und eine Öffnung zum fluiddichten Anschluss einer Wasserzuführleitung 25 aufweist. Insbesondere kann die Wasserzuführleitung 25 in das Anschlussstück 24 gesteckt sein. Die Wasserzuführleitung 25 weist einen gegenüber der lichten Weite des Saugrohres 8 sehr geringen Durchmesser auf und verläuft in Richtung Einlassventil 5 und endet unmittelbar vor dem Einlassventil 5. Als Wasserzuführleitung 25 eignet sich ein, vorzugsweise aus metallischem Werkstoff, insbesondere aus Edelstahl bestehendes Rohr, beispielsweise ein Kapillarrohr. Es können aber auch Rohre aus hochfestem Kunststoff verwendet werden, und an den freien Enden der Rohre können Düsen oder Blenden ausgebildet sein.
  • Verläuft die Wasserzuführleitung 25 im Wesentlichen mittig im Saugrohr 8, wie es in diesem Ausführungsbeispiel anhand der 2 gezeigt ist, so weist das freie Ende der Wasserzuführleitung 25 eine Kröpfung 30 auf, so dass der Austrittspunkt des Wassers aus der Wasserzuführleitung 25 nahe an der Wandung des Saugrohres 8 liegt. Dadurch wird erreicht, dass bei angesteuertem Wasserinjektor 10 und geöffnetem Gaseinlassventil 5 Wasser direkt in den Ventilspalt 26 zwischen Ventilteller 27 und Zylinderwandung eingespritzt werden kann und die Benetzung des Schaftes 28 und der Hohlkehle 29 des Gaseinlassventils 5 weitgehend vermieden wird. Verläuft die Wasserzuführleitung 25 ausgehend von dem Anschlussstück 24 an der Innenwandung des Saugrohres 8, so kann diese Kröpfung geringer ausfallen oder ganz entfallen.
  • Die Anordnung nach der 3 unterscheidet sich von der Anordnung nach der 2 dadurch, dass im Saugrohr 8 zusätzlich eine Einrichtung zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse im Saugrohr 8 vorgesehen ist. Sie besteht aus einer ansteuerbaren Luftleitklappe 31, welche beispielsweise die Funktion einer Tumbleklappe übernimmt, welche eine Strömung mit horizontaler Achse erzeugt und aus einem Luftleitelemnt 32. Je nach Stellung der Luftleitklappe 31 lässt sich die Strömung im oberen Bereich oder im unteren Bereich des Luftleitelementes 32 einleiten. Gleichzeitig dient das Luftleitelement 32 zur Befestigung für die Wasserzuführleitung 25.
  • Die 4 zeigt in schematischer Darstellung eine Anordnung eines Wasserinjektors 10 im Saugrohr 8 mit einer sich verzweigenden Wasserzuführleitung 25, wie sie bei einer Brennkraftmaschine 1 verwendet werden kann, die zwei Gaseinlassventile 5 pro Zylinder 4 aufweist. Der Anschluss der Wasserzuführleitung 25 an den Wasserinjektor 10 ist identisch ausgeführt wie in den Anordnungen nach den 2 und 3. Im weiteren Verlauf der Wasserzuführleitung 25 ist aber ein Y-Verzweigungselement 33 eingebaut, so dass die Wasserzuführleitung 25 in zwei separate Teil- Wasserzuführleitungen 25A aufgespalten wird und je eine dieser Teil-Wasserzuführleitungen 25A unmittelbar vor je einem Gaseinlassventil 5 geführt wird. In dieser Figur ist auch nochmal das Luftleitelement 32 in Draufsicht dargestellt, das mittels seitlich angebrachten Befestigungsbacken 34 in entsprechende Aufnahmen an der Innenwand des Saugrohres 8 zusammenwirken, so dass das Luftleitelement 32 starr fixiert ist. Das Luftleitelement 32 kann auch dazu dienen, das Y-Verzweigungselement 33, sowie Teilabschnitte der Wasserzuführleitung 25 und der Teil- Wasserzuführleitungen 25A an ihm zu befestigen. Je nach verwendetem Material für das Luftleitelement 32 und der Wasserzuführleitungen 25, 25A kommen dabei verschiedene Befestigungsarten in Betracht, wie beispielsweise Löten, Hartlöten, Schweißen, Nähdraht, Kleben etc. Die Befestigungspunkte sind in der 4 mit dem Bezugszeichen 35 gekennzeichnet.
  • Vorzugsweise weisen die Teil-Wasserzuführleitungen 25A einen Innendurchmesser auf, der in etwa der Hälfte des Innendurchmessers der unverzweigten Wasserzuführleitung 25 entspricht.
  • In der 5 ist in schematischer Darstellung eine weitere Möglichkeit zur Zufuhr von Wasser nahe dem Einlassventil 5 dargestellt. Neben dem oben näher beschriebenen Einleitort des Wassers in den Ventilspalt 26 zwischen Gaseinlassventil 5 und Zylinderkopfwandung 36 (Einleitort A) mit dem Ziel einer minimalen Wandbenetzung ist es auch möglich, mittels der Wasserzuführleitungen 25, 25A Wasser unmittelbar an das Gaseinlassventil 5 zu leiten und dann das Wasser auf den geöffneten Ventilteller 27 zu spritzen, um eine bessere Atomisierung durch „splashing“ und/oder Verdampfung zu erreichen (Einleitort B).
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Verbrennungskraftmaschine
    2
    Ansaugtrakt
    3
    Abgastrakt
    4
    Zylinder
    5
    Gaseinlassventil
    6
    Gasauslassventil
    7
    Sammler
    8
    Saugrohr
    9
    Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser
    10
    Wasserinjektor
    11
    Fluidleitungen
    12
    Fördereinrichtung, Wasserpumpe
    13
    Wasservorratsbehälter
    14
    Einfüllstutzen
    15
    Zufuhranschluss
    16
    Qualitätssensor
    17
    Füllstandssensor
    18
    Temperatursensor
    19
    Heizeinrichtung
    20
    elektronische Steuerungseinrichtung
    21
    Ventilaufnahmevorrichtung
    22
    Ventilkörper
    23
    düsenseitiges Ende des Ventilkörpers
    24
    Anschlussstück, Adapter
    25
    Wasserzuführleitung, Kapillarrohr
    25A
    Teil- Wasserzuführleitung
    26
    Ventilspalt
    27
    Ventilteller
    28
    Ventilschaft
    29
    Hohlkehle
    30
    Kröpfung
    31
    Luftleitklappe
    32
    Luftleitelement
    33
    Verzweigungselement
    34
    Befestigungsbacken
    35
    Befestigungspunkte
    36
    Zylinderkopfwandung
    37
    Wasseraustrittsöffnung
    AS
    Ausgangssignale
    ES
    Eingangssignale

Claims (6)

  1. Vorrichtung zum Einspritzen von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine (1), mit - einem Wasservorratsbehälter (13) zum Speichern von Wasser, - einem Wasserinjektor (10), dessen Wasseraustrittsöffnung (37) in einem Saugrohr (8) der Verbrennungskraftmaschine (1) angeordnet ist, - einer Fördereinrichtung (12) zum Fördern des Wassers von dem Wasservorratsbehälter (13) zu dem Wasserinjektor (10), - einer Steuerungseinrichtung (20), welche Signale zum Aktivieren der Fördereinrichtung (12) und zum Öffnen und Schließen des Wasserinjektors (10) abgibt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Wasserinjektor (10) an seiner Wasseraustrittsöffnung (37) eine Wasserzuführleitung (25) fluiddicht angeschlossen ist und die Wasserzuführleitung (25) in Richtung zu einem Gaseinlassventil (5) der Verbrennungskraftmaschine (1) derart geführt ist, dass die Wasserzuführleitung (25) unmittelbar vor einem Ventilteller (27) des Gaseinlassventiles (5) endet und die Wasserzuführleitung (25, 25A) auf einem, im Saugrohr (8) angeordneten, zur Beeinflussung der Strömungsverhältnisse dienenden Luftleitelement (32) befestigt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuführleitung (25) im Wesentlichen im Saugrohr (8) verläuft und an seinem, dem Gaseinlassventil (5) zugewandten Ende eine Kröpfung (30) in Richtung eines, bei geöffnetem Gaseinlassventil (5) sich zwischen Ventilteller (27) und einer Zylinderkopfwandung (36) bildenden Ventilspalts (26) aufweist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass sich die Wasserzuführleitung (25) ausgehend von dem Anschluss an die Wasseraustrittsöffnung (37) im weiteren Verlauf auf zwei Teil-Wasserzuführleitungen (25A) verzweigt und je eine der Teil-Wasserzuführleitungen (25A) zu je einem Gaseinlassventil (5) einer, pro Zylinder (4) zwei Gaseinlassventile aufweisenden Verbrennungskraftmaschine (1) führt.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuführleitung (25, 25A) als ein aus metallischem Werkstoff bestehendem Rohr ausgeführt ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuführleitung (25, 25A) als Kapillarrohr ausgeführt ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserzuführleitung (25, 25A) als ein aus hochfestem Kunststoff bestehendem Rohr ausgeführt ist, das an seinem freien Ende eine Düse oder eine Blende aufweist.
DE102017211826.1A 2017-07-11 2017-07-11 Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine Active DE102017211826B3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017211826.1A DE102017211826B3 (de) 2017-07-11 2017-07-11 Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017211826.1A DE102017211826B3 (de) 2017-07-11 2017-07-11 Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017211826B3 true DE102017211826B3 (de) 2018-12-27

Family

ID=64567810

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017211826.1A Active DE102017211826B3 (de) 2017-07-11 2017-07-11 Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017211826B3 (de)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2831694A1 (de) 1978-07-19 1980-01-31 Walter Franke Verbrennungskraftmotor und zwischenflansch fuer einen solchen
US4640234A (en) 1981-10-16 1987-02-03 J-Jet Konstruktion Hb Method of running an internal combustion engine with alternative fuels
US6609499B2 (en) 2001-11-08 2003-08-26 Ford Global Technologies, Llc Gaseous-fuel injection system and method
EP2918813A1 (de) 2014-03-12 2015-09-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wassereinspritzanlage für einen verbrennungsmotor
EP3018330A1 (de) 2014-11-04 2016-05-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
WO2016177531A1 (de) 2015-05-06 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur klopfregelung einer brennkraftmaschine
DE102015220976A1 (de) 2015-10-27 2017-04-27 Mahle International Gmbh Brennkraftmaschine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2831694A1 (de) 1978-07-19 1980-01-31 Walter Franke Verbrennungskraftmotor und zwischenflansch fuer einen solchen
US4640234A (en) 1981-10-16 1987-02-03 J-Jet Konstruktion Hb Method of running an internal combustion engine with alternative fuels
US6609499B2 (en) 2001-11-08 2003-08-26 Ford Global Technologies, Llc Gaseous-fuel injection system and method
EP2918813A1 (de) 2014-03-12 2015-09-16 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Wassereinspritzanlage für einen verbrennungsmotor
EP3018330A1 (de) 2014-11-04 2016-05-11 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine
WO2016177531A1 (de) 2015-05-06 2016-11-10 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur klopfregelung einer brennkraftmaschine
DE102015220976A1 (de) 2015-10-27 2017-04-27 Mahle International Gmbh Brennkraftmaschine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3326408C3 (de) Kraftstoffzuführvorrichtung für Brennkraftmaschinen
WO2016177554A1 (de) Vorrichtung und verfahren zur einspritzung von wasser für eine brennkraftmaschine
EP2013471B1 (de) Kraftstoff-hochdruck-fördereinrichtung
WO2016177561A1 (de) Wassereinspritzvorrichtung für eine brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben einer solchen wassereinspritzvorrichtung
EP3346120B1 (de) Wassereinspritzvorrichtung einer brennkraftmaschine und verfahren zum betreiben einer solchen wassereinspritzvorrichtung
WO2009024447A1 (de) Einspritzanlage für eine brennkraftmaschine
DE3010136A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum einspritzen eines fluids fuer brennkraftmaschinen
DE3907972A1 (de) Kraftstoffeinspritzsystem fuer brennkraftmaschinen
DE10343480A1 (de) Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE19514055B4 (de) Kraftstoffzuführsystem und dafür vorgesehene Versorgungsleitung
DE2127957C3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Speisung einer Verbrennungskraftmaschine mit Fremdzündung
DE2365106A1 (de) Kraftstoffeinspritzanlage fuer brennkraftmotoren
DE2738992C2 (de) Einrichtung zur kontinuierlichen Einspritzung von Kraftstoff
DE102013002758B4 (de) Spülverfahren zur Durchführung mit einem Kraftstoffinjektor
DE102017211826B3 (de) Vorrichtung zur Einspritzung von Wasser für eine Verbrennungskraftmaschine
DE102015007393B4 (de) Abgasrückführungssystem für eine Brennkraftmaschine
EP2370688B1 (de) Kraftstoffeinspritzvorrichtung
DE69914069T2 (de) Vorrichtung und verfahren zur rückführung des kraftstoffes für ein direkteinspritzsystem
DE4420043C1 (de) Kraftstoffeinspritzanlage für Dieselmotoren mit Kraftstofferwärmung für den Winterbetrieb
DE102016225454B4 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102005059080A1 (de) Vergaser für einen Verbrennungsmotor sowie Verfahren zur gesteuerten Kraftstoffzufuhr
DE2900691C2 (de)
DE4300107A1 (de)
DE102018209135A1 (de) Brennkraftmaschine mit Wassereinspritzung sowie Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102019101181A1 (de) Verfahren zur Regeneration eines Aktivkohlefilters sowie Verbrennungsmotor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: VITESCO TECHNOLOGIES GMBH, 30165 HANNOVER, DE